DE102007061745A1 - Holding element for a Kommutatorschleifkontakt an electric motor and electric motor - Google Patents

Holding element for a Kommutatorschleifkontakt an electric motor and electric motor Download PDF

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Armin Stubner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halteelement (1) für einen Kommutatorschleifkontakt (2) eines Elektromotors (4), umfassend einen durch Krümmen vorspannbaren Federabschnitt (5). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Federabschnitt (5) derart ausgebildet ist, dass, wenn dieser vorgespannt ist, die Randfaserspannungen in Längsrichtung in zumindest einem sich in Längsrichtung erstreckenden Teilabschnitt (6) des Federabschnitts (5), vorzugsweise im gesamten Federabschnitt (5), zumindest näherungsweise konstant sind.The invention relates to a holding element (1) for a commutator contact (2) of an electric motor (4), comprising a spring section (5) which can be prestressed by bending. According to the invention, the spring section (5) is designed such that, when this is pretensioned, the edge fiber stresses in the longitudinal direction in at least one longitudinally extending section (6) of the spring section (5), preferably in the entire spring section (5), are at least approximately constant.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Halteelement für einen Kommutatorschleifkontakt eines Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Elektromotor gemäß Anspruch 12.The The invention relates to a holding element for a commutator contact an electric motor according to the preamble of Claim 1 and an electric motor according to claim 12th

Es sind sogenannte Hammerbürsten bekannt, bei denen ein Kommutatorschleifkontakt (Kohlebürste) an einer Biegefeder gehalten ist und von dieser in radialer Richtung auf einen Kommutator federkraftbeaufschlagt wird. Dabei ist die Biegefeder mit ihrem von dem Schleifkontakt abgewandten Ende in einem Trägerteil (Bürstenträger) eingespannt. In der Biegefeder entstehen bei einer Auslenkung inhomogene Faserspannungen, die die Gefahr einer Schädigung der Biegefeder im Bereich der Einspannstelle durch plastische Deformationen mit sich bringt. Insbesondere ist es nach der Montage der bekannten Hammerbürsten nicht mehr möglich, ein am Anker des Elektromotors befestigtes Kugellager mit einem größeren Durchmesser als der Kommutator axial durch ein Trägerteil mit den daran festgelegten Hammerbürsten hindurchzuführen. In der Folge ist eine radiale Montagerichtung des Trägerteils mit den Hammerbürsten zwingend vorgegeben.It So-called hammer brushes are known in which a Kommutatorschleifkontakt (Carbon brush) is held on a spiral spring and from this Federkraftbeaufschlagt in the radial direction on a commutator becomes. Here is the spiral spring with her from the sliding contact opposite end in a carrier part (brush carrier) clamped. In the spiral spring arise in a deflection inhomogeneous Fiber tension, which increases the risk of damage to the spiral spring in the area of the clamping point by plastic deformation with brings. In particular, it is after the installation of the known Hammer brushes no longer possible, one at the anchor of the electric motor mounted ball bearing with a larger one Diameter as the commutator axially by a support member with the hammer brushes attached to it. As a result, a radial mounting direction of the support member Mandatory with the hammer brushes.

Aus der WO 2004/051825 A1 ist eine Hammerbürstenkonstruktion bekannt, bei der eine definierte Auflagekraft durch Abrollen eines Federhebels an einem vorgegebenen Anschlag erzeugt werden soll. Auch hier besteht aufgrund von inhomoge nen Faserspannungen die Gefahr einer Beschädigung des Federhebels im Bereich der Einspannung, so dass ein Überbiegen der Federhebel zur Montage eines achsfesten Kugellagers mit einem größeren Querschnitt als der Kommutator nicht möglich ist.From the WO 2004/051825 A1 a hammer brush construction is known in which a defined contact force to be generated by rolling a spring lever to a predetermined stop. Again, there is a risk of damage to the spring lever in the region of the clamping due to inhomogeneous fiber NEN, so that over-bending of the spring lever for mounting an axle-fixed ball bearing with a larger cross-section than the commutator is not possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement für einen Kommutatorschleifkontakt vorzuschlagen, bei dem die Gefahr einer Beschädigung durch Überbiegen minimiert ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, einen Elektromotor mit einem entsprechend optimierten Halteelement vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, a retaining element for to propose a commutator contact in which the danger minimizes damage caused by overbending is. Furthermore, the object is to provide an electric motor with a propose appropriately optimized holding element.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Halteelementes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task is with regard to the retaining element with the features of Claim 1 and in terms of the electric motor with the features of Claim 11 solved. Advantageous developments of the invention are given in the subclaims. In the context of Invention fall all combinations of at least two of in the description, the claims and / or the Figures revealed features.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Federabschnitt des Halteelements derart auszubilden, insbesondere auszuformen, dass die Randfaserspannungen des Federabschnitts in Längsrichtung betrachtet in zumindest einem Teilabschnitt des Federabschnitts, zumindest näherungsweise, konstant sind. Bevorzugt ist eine Ausbildung des Feder abschnitts, bei der die Randfaserspannungen nicht nur in einem Teilabschnitt des Federabschnitts in Längsrichtung betrachtet konstant sind, sondern entlang der gesamten Längserstreckung des Federabschnitts. Anders ausgedrückt wird der Federabschnitt gemäß der Erfindung derart ausgebildet, dass sowohl die Zugspannungen im Bereich des größten Biegeradius als auch die Druckspannungen im Bereich des kleinsten Biegeradius in Längsrichtung zumindest eines Teilabschnittes, des vorzugsweise flachen, plattenförmigen, Federabschnittes betrachtet konstant sind. Selbstverständlich sind die Faserspannungen quer zur Längserstreckung betrachtet unterschiedlich und betragen im Bereich einer neutralen Faser zumindest näherungsweise null. Unter einer zumindest näherungsweise konstanten Randfaserspannung i. S. der Erfindung wird eine Faserspannung verstanden, die an jeder Position in Längsrichtung im Wesentlichen konstant ist, d. h. weniger als 10% von einer in Längsrichtung gemittelten Faserspannung abweicht. Bevorzugt beträgt die Abweichung weniger als 5%, besonders bevorzugt weniger als 1%. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Federabschnittes des Halteelementes, bei der der Federabschnitt, zumindest ein Teilabschnitt des Federabschnittes, selbst dann noch konstante Randfaserspannungen in Längsrichtung aufweist, wenn der Federabschnitt, beispielsweise zur Montage eines achsfesten Kugellagers, über das normale Vorspannungsmaß hinaus nach radial außen gedehnt, d. h. überdehnt wird. Ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildetes Halteelement mit einem wie beschrieben ausgebildeten Federabschnitt hat gegenüber bekannten Halteelementen wesentliche Vorteile. So ist die Gefahr einer Schädigung des Federabschnittes des Halteelementes in einem Befestigungsbereich gegenüber bekannten Haltelementen wesentlich reduziert, insbesondere auch dann, wenn der Federabschnitt zur Montage eines achsfesten Kugellagers mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Kommutators überfedert wird. Plastische Deformationen werden aufgrund von in Längsrichtung konstanten Randfaserspannungen und einer derart zusammenhängenden optimierten Festigkeit vermieden. Darüber hinaus werden definierte Auflagekräfte der Schleifkontakte (Kohlebürsten) sowie Anstellwinkel des Halteelementes für den Betriebsfall und über die Lebensdauer, also bei allmählich verschleißendem Kommutatorschleifkontakt, sichergestellt. Ferner sind der Anstellwinkel und die Auflagerkraft des Schleifkontaktes wesentlich weniger toleranzbehaftet als bei bekannten Halteelementen, die aus einer Vielzahl von Bauteilen bestehen.The invention is based on the idea of designing the spring section of the retaining element in such a way that the edge fiber stresses of the spring section are at least approximately constant in at least one section of the spring section. Preference is given to an embodiment of the spring section, in which the edge fiber stresses are not only constant in a section of the spring section in the longitudinal direction, but along the entire longitudinal extent of the spring section. In other words, the spring section according to the invention is designed such that both the tensile stresses in the region of the largest bending radius and the compressive stresses in the region of the smallest bending radius in the longitudinal direction of at least one section, the flat, plate-shaped, spring section considered are constant. Of course, the fiber stresses are viewed transversely to the longitudinal extent and at least approximately zero in the region of a neutral fiber. Under an at least approximately constant edge fiber tension i. S. of the invention is understood to mean a fiber tension which is substantially constant at each position in the longitudinal direction, ie deviates less than 10% from a longitudinally averaged fiber tension. Preferably, the deviation is less than 5%, more preferably less than 1%. Particularly preferred is an embodiment of the spring portion of the holding element, wherein the spring portion, at least a portion of the spring portion, even then has constant Randfaserspannungen in the longitudinal direction, when the spring portion, for example, for mounting an axle fixed ball bearing, beyond the normal Vorspannungsmaß extended radially outward , that is overstretched. A designed according to the concept of the invention retaining element with a spring portion as described trained has significant advantages over known holding elements. Thus, the risk of damage to the spring portion of the retaining element in a mounting area compared to known holding elements is substantially reduced, in particular, even if the spring portion is over-springed for mounting an axle-fixed ball bearing with a larger diameter than the diameter of the commutator. Plastic deformations are avoided due to longitudinally constant marginal fiber stresses and such related optimized strength. In addition, defined contact forces of the sliding contacts (carbon brushes) and angle of attack of the holding element for the operating case and over the life, ie at gradually verschleißendem Kommutatorschleifkon clock, assured. Furthermore, the angle of attack and the bearing force of the sliding contact are much less subject to tolerances than known holding elements, which consist of a plurality of components.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass falls die Randfaserspannungen nicht über die gesamte Längserstreckung des Federabschnittes konstant sind, eine konstante Faserspannung zumindest über 90% der Gesamtlänge des Federabschnitts erreicht wird. Insbesondere soll die Randfaserspannung unmittelbar benachbart zu einem Befestigungsabschnitt mit dem das Halteelement in einem Trägerteil festgelegt ist, zumindest näherungsweise, vorzugsweise exakt konstant sein. Bevorzugt erfolgt eine Befestigung des Halteelementes durch Einspannen in einen Trägerteil (Bürstenträger).In Further development of the invention is advantageously provided that if the marginal fiber stresses not over the entire longitudinal extent of the spring section are constant, a constant fiber tension at least over 90% of the total length of the spring section is reached. In particular, the edge fiber tension should be immediate adjacent to a mounting portion with which the retaining element is defined in a carrier part, at least approximately, preferably be exactly constant. Preferably, a fastening of the holding element by clamping in a carrier part (Brush carrier).

Eine Möglichkeit zur Realisierung von in Längsrichtung zumindest näherungsweise konstanten Randfaserspannungen besteht darin, den Federabschnitt, zumindest jedoch einen Teilabschnitt des Federabschnittes, derart auszubilden, dass die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung b(x) des Teilabschnitts bzw. des gesamten Federabschnittes an jeder Position x entlang der Längserstreckung folgender Formel gehorcht:

Figure 00050001
One possibility for the realization of marginal fiber stresses which are at least approximately constant in the longitudinal direction is to form the spring section, but at least a partial section of the spring section, such that the width extension b (x) of the partial section or of the entire spring section formed by solid material at each position x along the Longitudinal extension of the following formula:
Figure 00050001

Unter einer aus Vollmaterial gebildeten Breitenerstreckung wird dabei die von Vollmaterial, vorzugsweise konstanter Dickenerstreckung, ausgefüllte Breitenerstreckung verstanden, d. h. die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung berücksichtigt etwaige im Federabschnitt vorgesehene Aussparungen, insbesondere Durchbrüche nicht. Bei der zuvor wiedergegebenen Formel ist l0 die Länge des Teilabschnittes mit einer konstanten Randfaserspannung bzw. die gesamte Länge des Federabschnittes, wenn die Randfaserspannung über die gesamte Längserstreckung des Federabschnittes konstant sein soll. Die konstante b0 ist die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung des Teilabschnittes bzw. des gesamten Federabschnittes an einem von dem Schleifkontakt abgewandten Ende, also in einem Bereich, der unmittelbar an einem eingespannten Bereich des Federabschnittes bzw. unmittelbar an einen Befestigungsabschnitt des Halteelementes angrenzt. Der Wert b0 ist also die von Vollmaterial, d. h. ohne die Berücksichtigung von Aussparungen gebildete Breite in Längsrichtung gesehen am weitesten von dem Schleifkontakt entfernten Bereich des Federabschnittes. Die Variable x ist eine Längenerstreckungskoordinate und beschreibt eine beliebige Position entlang der Längserstreckung des Teilabschnittes bzw. des gesamten Federabschnittes.In this case, a width extension formed from solid material is understood to mean the width extension completed by solid material, preferably a constant thickness extension, ie the width extension formed by solid material does not take into account any recesses provided in the spring section, in particular apertures. In the formula given above, l 0 is the length of the subsection with a constant edge fiber tension or the entire length of the spring section if the edge fiber tension is to be constant over the entire longitudinal extension of the spring section. The constant b 0 is formed by solid material width extension of the section or the entire spring portion at a remote from the sliding contact end, ie in a region immediately adjacent to a clamped portion of the spring portion or directly to a mounting portion of the holding element. The value b 0 is thus the area of the spring section, which is formed by solid material, ie without the consideration of recesses, seen in the longitudinal direction farthest from the sliding contact. The variable x is a longitudinal extension coordinate and describes any position along the longitudinal extension of the subsection or the entire spring section.

Wird der Federabschnitt oder der Teilabschnitt des Federabschnittes ausschließlich aus Vollmaterial ausgebildet, verjüngt sich ein obiger Formel gehorchender Teilabschnitt bzw. Federabschnitt in Längsrichtung hin zum Halteabschnitt, d. h. seine Breitenerstreckung nimmt in Längsrichtung gesehen, vorzugsweise linear, ab. Besonders bevorzugt ist eine symmetrische Ausbildung des Federabschnittes bzw. des Teilabschnittes in Bezug auf eine Längsmittelachse (Symmetrieachse) des Teilabschnittes bzw. des Federabschnittes.Becomes the spring portion or the portion of the spring portion exclusively made of solid material, an above tapers Formula obeying subsection or spring section in the longitudinal direction towards the holding section, d. H. its breadth is increasing Seen longitudinally, preferably linear, from. Especially preferred is a symmetrical design of the spring section or of the subsection with respect to a longitudinal center axis (Symmetry axis) of the subsection or the spring section.

Insbesondere ergibt sich bei einem aus Vollmaterial ausgebildeten Teilabschnitt bzw. Federabschnitt eine sich trapezförmig in Richtung des Kommutatorschleifkontaktes verjüngende Kontur.Especially results from a formed from solid material section or spring section is a trapezoidal in the direction the Kommutatorschleifkontaktes tapered contour.

Werden innerhalb des Federabschnittes bzw. des Teilabschnittes des Federabschnittes Ausnehmungen, insbesondere in Form von Durchbrüchen vorgesehen, können nahezu beliebige Umfangskonturen des Teilabschnittes bzw. des Federabschnittes realisiert werden, solange die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung in Längsrichtung des Teilabschnittes bzw. des Federabschnittes betrachtet hin zum Kommutatorschleifkontakt abnimmt.Become within the spring section or the partial section of the spring section Recesses, especially provided in the form of breakthroughs, can almost any circumferential contours of the subsection or the spring section can be realized, as long as that of solid material formed width extension in the longitudinal direction of the section or the spring section considered towards the commutator contact decreases.

So ist es in Weiterbildung der Erfindung beispielsweise realisierbar, dass die tatsächliche Breite des Teilabschnittes und/oder des Federabschnittes in Längsrichtung betrachtet zumindest näherungsweise konstant ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass sich eine, vorzugsweise symmetrische, innere Ausnehmung in Längsrichtung hin zum Kommutatorschleifkontakt betrachtet, verbreitert. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der sich die Ausnehmung, insbesondere symmetrisch hin zum Kommutatorschleifkontakt dreieckförmig oder trapezförmig verbreitert, insbesondere derart, dass die von Vollmaterial gebil dete Breitenerstreckung benachbart zur Ausnehmung der zuvor beschriebenen Formel gehorcht.So it is, for example, feasible in development of the invention, that the actual width of the subsection and / or the spring portion viewed in the longitudinal direction, at least is approximately constant. This can be done, for example be realized that a, preferably symmetrical, inner Recess in the longitudinal direction towards the commutator contact considered, widened. Particularly preferred is an embodiment in which the recess, in particular symmetrically towards the Kommutatorschleifkontakt widened triangular or trapezoidal, in particular such that adjacent to the solid material gebil ended width extension obeys the recess of the previously described formula.

Um eine definierte Relativposition zwischen dem Kommutatorschleifkontakt und dem rotierenden Kommutator zu gewährleisten, an dem der Kommutatorschleifkontakt anliegt, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der ein den Kommutatorschleifkontakt, insbesondere klemmend haltender, Halteabschnitt eine starre, d. h. nicht federnde Grundebene aufweist. Bevorzugt geht diese Grundebene oder Grundfläche unmittelbar, d. h. nahtlos über in den Federabschnitt des Halteelementes.Around a defined relative position between the Kommutatorschleifkontakt and to ensure the rotating commutator on the the commutator contact abuts, an embodiment is preferred in the one the Kommutatorschleifkontakt, in particular clamping holding, holding section a rigid, d. H. having non-resilient ground plane. Preferably, this ground plane or base area is instantaneous, d. H. seamless over into the spring portion of the holding element.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der Federabschnitt an seinem von dem Kommutatorschleifkontakt abgewandten Ende in einen Befestigungsabschnitt übergeht, mit dem das Halteelement in einem Elektromotor, insbesondere in einem Trägerteil (Bürstenträger) fixiert ist. Bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt mit einer Rastgeometrie und/oder einer Laschengeometrie ausgestattet, um ein definiertes Festlegen des Halteelementes in dem, vorzugsweise aus thermoplastischem Material bestehenden, Trägerteil zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann das Halteelement mit seinem Befestigungsabschnitt im Trägerteil eingespannt und/oder durch Energieeinleitung in Form von Wärme oder Ultraschall an der Befestigungsstelle verprägt werden. Ein auf diese Weise entstehender Hinterschnitt verhindert ein Herausrutschen des Halteelementes aus seiner Montageposition.Of particular advantage is an embodiment in which the spring section merges at its end facing away from the Kommutatorschleifkontakt end in a mounting portion with which the holding element is fixed in an electric motor, in particular in a support member (brush holder). Be Preferably, the attachment portion is provided with a latching geometry and / or a tab geometry to allow a defined setting of the holding element in the, preferably made of thermoplastic material, carrier part. Additionally or alternatively, the retaining element can be clamped with its attachment portion in the support part and / or embossed by energy input in the form of heat or ultrasound at the attachment point. An undercut formed in this way prevents slipping out of the retaining element from its mounting position.

Die Erfindung führt auch auf einen Elektromotor mit einem drehfest mit einer Ankerwelle verbundenen Kommutator, an dem mindestens ein Kommutatorschleifkontakt anliegt, der in einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Halteelement gehalten ist. Bevorzugt weist der Elektromotor ein ankerwellenfestes Kugellager auf, welches bei dem die Montage axial durch ein mehrere Halteelemente mit jeweils einem Kommutatorschleifkontakt aufweisendes Trägerteil axial hindurch geschoben wird, währenddessen die Halteelemente überdehnt werden. Das beschriebene Montageverfahren soll als eigenständige Erfindung offenbart gelten und separat beanspruchbar sein.The Invention also leads to an electric motor with a rotationally fixed commutator connected to an armature shaft, to which at least one commutator contact is present, in a trained according to the concept of the invention Holding element is held. The electric motor preferably has one Ankerwellenfestes ball bearing, which in the assembly axially by a plurality of holding elements each having a Kommutatorschleifkontakt exhibiting Support member is pushed axially therethrough, while the retaining elements are overstretched. The described assembly process should be disclosed as an independent invention and separately be claimable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings. These show in:

1 eine Seitenansicht eines vorgespannten Halteelementes, 1 a side view of a prestressed retaining element,

2 eine perspektivische Ansicht des Halteelementes gemäß 1, 2 a perspective view of the holding element according to 1 .

3 einen Ausschnitt eines Elektromotors, bei dem mehrere Halteelemente in einem Kunststoff-Trägerteil angeordnet sind und jeweils einen Kommutatorschleifkontakt auf einen Kommutator in radialer Richtung nach innen federkraftbeaufschlagen, und 3 a section of an electric motor, in which a plurality of holding elements are arranged in a plastic carrier part and each spring-loaded a Kommutatorschleifkontakt on a commutator in the radial direction, and

4 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Halteelementes bei dem der Federabschnitt in Längserstreckung gesehen eine konstante Gesamtbreite aufweist. 4 an alternative embodiment of a holding element in which the spring portion seen in the longitudinal direction has a constant total width.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same components and components with the same Function marked with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist ein Halteelement 1 für einen in 3 gezeigten Kommutatorschleifkontakt 2 dargestellt. Mit Hilfe des Haltelementes 1 wird der Kommutatorschleifkontakt 2 in radialer Richtung nach innen auf einen drehbar angeordneten Kommutator 3 eines Elektromotors 4 federkraftbeaufschlagt.In the 1 and 2 is a holding element 1 for a in 3 shown Kommutatorschleifkontakt 2 shown. With the help of the holding element 1 becomes the commutator contact 2 in the radial direction inwardly on a rotatably mounted commutator 3 an electric motor 4 spring force.

Das in den Figuren gezeigte Haltelement 1 ist als einteiliges Stanz-Biegeteil aus Metall, hier aus einem Federblech, ausgebildet. Das Halteelement 1 umfasst einen flachen Federabschnitt 5, der in dem in den 1 und 3 dargestellten Zustand durch Krümmen quer zu seiner Längserstreckung vorgespannt ist. Dabei bestimmt der in 3 gekennzeichnete Anstellwinkel α die Auflagekraft FA, mit der der Kommutatorschleifkontakt 2 am Außenumfang des Kommutators 3 aufliegt.The retaining element shown in the figures 1 is designed as a one-piece stamped and bent part made of metal, here from a spring plate. The holding element 1 includes a flat spring section 5 in that in the 1 and 3 shown state is biased by bending transversely to its longitudinal extent. It determines the in 3 characterized angle of attack α the bearing force F A , with the commutator contact 2 on the outer circumference of the commutator 3 rests.

Der Federabschnitt 5 ist derart ausgebildet, dass die Randfaserspannungen eines Teilabschnitts 6 des Federabschnitts 5 in Längsrichtung des Teilabschnitts 6 zumindest näherungsweise konstant sind. In dem Teilabschnitt 6 mit der Länge l0 verjüngt sich der Federabschnitt 5 in Richtung des Halteabschnittes 7, d. h. seine aus Vollmaterial gebildete Breite (quer zur Längserstreckung) nimmt symmetrisch in Bezug auf eine nicht eingezeichnete Längsmittelachse ab. Dabei gehorcht die von Vollmaterial gebildete Breite b(x) an jeder Position x entlang der Längserstreckung des Teilabschnittes 6 der Formel

Figure 00100001
The spring section 5 is formed such that the edge fiber stresses of a subsection 6 of the spring section 5 in the longitudinal direction of the subsection 6 are at least approximately constant. In the subsection 6 with the length l 0 , the spring section tapers 5 in the direction of the holding section 7 , ie its width formed of solid material (transverse to the longitudinal extent) decreases symmetrically with respect to a non-drawn longitudinal central axis. In this case, the width b (x) formed by solid material obeys at each position x along the longitudinal extension of the partial section 6 the formula
Figure 00100001

Hieraus ergibt sich eine trapezförmige Kontur des in den 1 bis 3 vollständig aus Vollmaterial ausgebildeten Teilabschnittes 6.This results in a trapezoidal contour of the in the 1 to 3 completely made of solid material section 6 ,

Wie sich aus 2 ergibt, entspricht die Länge l0 des Teilabschnittes 6 im Wesentlichen der Gesamtlänge des Federabschnittes 5 – die Länge l0 des Teilabschnittes 6 ist lediglich um die minimale Strecke a kürzer als die Gesamtlänge des Federabschnittes 5. In dem an den Halteabschnitt 7 angrenzenden Bereich (Länge a) des Federabschnittes 5 nimmt die Breite nicht wie im Teilabschnitt 6 in Richtung des Halteabschnittes 7 betrachtet linear ab, sondern durch das Vorsehen von nach außen gebogenen Übergangsradien 8 sogar zu. Der Nachteil nicht konstanter Randfaserspannungen wird in dem Grenzbereich der minimalen Länge a zu dem Halteabschnitt 7 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Kauf genommen um Festigkeitseinbußen aufgrund eines Kerbeffektes zu vermeiden, der auftreten würde, falls der Federabschnitt 5 scharfkantig oder mit minimalen Übergangsradien in den Halteabschnitt 7 übergehen würde.As it turned out 2 results, corresponds to the length l 0 of the subsection 6 essentially the total length of the spring section 5 - The length l 0 of the subsection 6 is only shorter by the minimum distance a than the total length of the spring section 5 , In the on the holding section 7 adjacent area (length a) of the spring section 5 does not take the width as in the section 6 in the direction of the holding section 7 Considered linearly, but by the provision of outwardly curved transition radii 8th even too. The disadvantage of non-constant marginal fiber stresses becomes the holding portion in the boundary region of the minimum length a 7 in the embodiment shown accepted to avoid loss of strength due to a notch effect that would occur if the spring section 5 sharp-edged or with minimal transition radii in the holding section 7 would pass over.

Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, grenzt der Federabschnitt 5 mit seinem in der Zeichnungsebene linken Ende 9, an dem seine Breite b0 beträgt, an einen Befestigungsabschnitt 10 an, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Lasche zum Aufschieben auf einen Haltedom 11 (vgl. 3) aufweist.As is clear from the 1 and 2 results, the spring section adjoins 5 with his in the sign level left end 9 at which its width b is 0 , to a fixing portion 10 to, in the embodiment shown, a tab for sliding on a Haltedom 11 (see. 3 ) having.

An den durch die Pfeile 12, 13 gekennzeichneten Stellen 12, 13 stützt sich das Halteelement 1 in dem in 3 gezeigten Trägerteil 14 aus Kunststoff ab. Dabei fällt die durch den Pfeil 13 gekennzeichnete Stelle mit dem in der Zeichnungsebene linken, d. h. von dem Halteabschnitt 7 abgewandten Ende 9 des Federabschnitts 5 zusammen. Alternative Ausgestaltungen des Befestigungsabschnitts 10, beispielsweise mit einer Rastgeometrie, sind ebenfalls realisierbar. Zusätzlich oder alternativ kann der Befestigungsabschnitt 10 mit dem Trägerteil 14 verprägt werden.At the by the arrows 12 . 13 marked points 12 . 13 the retaining element is supported 1 in the 3 shown carrier part 14 made of plastic. It falls through the arrow 13 characterized point with the left in the drawing plane, ie of the holding section 7 opposite end 9 of the spring section 5 together. Alternative embodiments of the attachment section 10 , For example, with a locking geometry, are also feasible. Additionally or alternatively, the attachment portion 10 with the carrier part 14 be embossed.

An dem von dem Ende 9 abgewandten Ende 15 geht der Federabschnitt 5 über in eine starre, d. h. nicht federnde Grundebene 16 des Halteabschnittes 7. Entlang beider Längsseiten des Halteabschnittes 7 ragen nach außen federnde geschwungene Seitenwände 17 auf, die zur seitlichen Führung des Kommutatorschleifkontaktes dienen, der in einer Durchgangsöffnung 18, die die starre Grundebene 16 durchsetzt aufgenommen ist. Die Durchgangsöffnung 18 wird seitlich begrenzt von vier jeweils um 90° zueinander versetzten Federlaschen 19, die den Kommutatorschleifkontakt 2 klemmend zwischen sich aufnehmen. Die Federlaschen 19 erstrecken sich dabei in Krümmungsrichtung des Halteelementes 1, wohingegen die Seitenwände 17 in eine entgegengesetzte Richtung gerichtet sind.At the end of the 9 opposite end 15 goes the spring section 5 over in a rigid, ie non-resilient ground plane 16 of the holding section 7 , Along both long sides of the holding section 7 protrude outwardly resilient curved side walls 17 on, which serve for the lateral guidance of the Kommutatorschleifkontaktes, in a through hole 18 that the rigid ground plane 16 is interspersed. The passage opening 18 is laterally bounded by four each offset by 90 ° to each other spring tabs 19 that the commutator contact 2 clamped between them. The spring tabs 19 extend in the direction of curvature of the holding element 1 whereas the side walls 17 are directed in an opposite direction.

In 3 ist das Trägerteil 14 (Bürstenträger) mit drei Halteelementen 1 gezeigt. Wobei die drei Halteelemente 1 jeweils einen Kommutatorschleifkontakt 2 klemmend halten und diesen in radialer Richtung nach innen mit einer Federkraft auf den drehfest mit einer nicht eingezeichneten Ankerwelle verbundenen Kommutator 3 federkraftbeaufschlagen. Bei dem gezeigten Elektromotor 4 handelt es sich um einen zwischen zwei Leistungsstufen umschaltbaren Elektromotor, wobei die in der rechten Zeichnungshälfte gezeigten Halteelemente 1 derart angeordnet sind, dass eine gezielte Fehlkommutierung realisierbar ist.In 3 is the carrier part 14 (Brush holder) with three holding elements 1 shown. The three retaining elements 1 one commutator contact each 2 hold it in a clamped manner and in the radial direction inwards with a spring force on the commutator that is non-rotatably connected to a not-marked armature shaft 3 federkraftbeaufschlagen. In the shown electric motor 4 It is a switchable between two power levels electric motor, with the holding elements shown in the right half of the drawing 1 are arranged such that a targeted Fehlkommutierung is feasible.

In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Halteelementes 1 gezeigt. Bei diesem Halteelement 1 ist die Gesamtbreite des Federabschnittes 5 konstant und entspricht an jeder Position x entlang der Längserstreckung des Federabschnittes 5 der Startbreite b0. Dennoch reduziert sich die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung des Federabschnittes 5 in Längsrichtung des Federabschnittes 5 hin zum Halteabschnitt 7 betrachtet. Die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung gehorcht dabei zumindest näherungsweise der Formel:

Figure 00120001
In 4 is an alternative embodiment of a holding element 1 shown. In this holding element 1 is the total width of the spring section 5 constant and corresponds at each position x along the longitudinal extent of the spring section 5 the start width b 0 . Nevertheless, the width of the spring section formed by solid material is reduced 5 in the longitudinal direction of the spring section 5 towards the holding section 7 considered. The width extension formed by solid material obeys at least approximately the formula:
Figure 00120001

Dies ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass im Federabschnitt 5 eine sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung 20 angeordnet ist, die dreieckförmig konturiert ist und deren Breite die Längsrichtung des Federabschnittes hin zum Halteabschnitt 7 betrachtet linear zunimmt. Die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung b(x) ergibt sich an jeder Position x durch Addition der Teilbreiten b1(x) und b2(x).This is realized in the embodiment shown in that in the spring section 5 a longitudinally extending recess 20 is arranged, which is contoured triangular and whose width is the longitudinal direction of the spring portion toward the holding portion 7 considered linear increases. The width extension b (x) formed by solid material results at each position x by addition of the sections b 1 (x) and b 2 (x).

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Claims (11)

Halteelement für einen Kommutatorschleifkontakt (2) eines Elektromotors (4), umfassend einen durch Krümmen vorspannbaren Federabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (5) derart ausgebildet ist, dass, wenn dieser vorgespannt ist, die Randfaserspannungen in Längsrichtung in zumindest einem sich in Längsrichtung erstreckenden Teilabschnitt (6) des Federabschnitts (5), vorzugsweise im gesamten Federabschnitt (5), zumindest näherungsweise, konstant sind.Holding element for a commutator contact ( 2 ) of an electric motor ( 4 ), comprising a spring-biased by spring portion ( 5 ), characterized in that the spring section ( 5 ) is configured such that, when this is biased, the edge fiber stresses in the longitudinal direction in at least one longitudinally extending portion ( 6 ) of the spring section ( 5 ), preferably in the entire spring section ( 5 ), at least approximately, are constant. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (l0) des Teilabschnitts (6) zumindest 90% der Gesamtlänge des Federabschnitts (5) entspricht.Holding element according to claim 1, characterized in that the length (l 0 ) of the subsection ( 6 ) at least 90% of the total length of the spring section ( 5 ) corresponds. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung b(x) des Teilabschnitts (6) oder des Federabschnittes (5) an jeder Position x entlang der Längserstreckung des Teilabschnitts (6) bzw. des Federabschnitts (5) gilt:
Figure 00130001
wobei l0 die Länge des Teilabschnitts (6) des Federabschnitts (5) oder die Gesamtlänge des Federabschnitts (5) und b0 die von Vollmaterial gebildete Breiten erstreckung des Teilabschnittes (6) an seinem von dem Kommutatorschleifkontakt (2) abgewandten Ende (9, 15) oder die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung des Federabschnitts (5) an seinem von dem Kommutatorschleifkontakt (2) abgewandten Ende (9, 15) ist.Retaining element according to one of Claims 1 or 2, characterized in that, for the width extension b (x) of the partial section formed by solid material ( 6 ) or the spring section ( 5 ) at each position x along the longitudinal extent of the subsection ( 6 ) or of the spring section ( 5 ) applies:
Figure 00130001
where l 0 is the length of the subsection ( 6 ) of the spring section ( 5 ) or the total length of the spring section ( 5 ) and b 0 is the width of the section formed by solid material ( 6 ) at its from the commutator contact ( 2 ) facing away from the end ( 9 . 15 ) or the width of the spring section formed by solid material ( 5 ) at its from the commutator contact ( 2 ) facing away from the end ( 9 . 15 ). Halteelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von Vollmaterial gebildete Breitenerstreckung b(x) des Teilabschnitts (6) und/oder des Federabschnitts (5) in Längsrichtung hin zum Kommutatorschleifkontakt (2) betrachtet abnimmt.Retaining element according to Claim 3, characterized in that the width extension b (x) of the partial section formed by solid material ( 6 ) and / or the spring section ( 5 ) in the longitudinal direction towards the commutator contact ( 2 ) decreases. Halteelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilabschnitt (6) und/oder der Federabschnitt (5) trapezförmig konturiert sind/ist.Retaining element according to one of the preceding claims, characterized in that the subsection ( 6 ) and / or the spring section ( 5 ) are contoured trapezoidal / is. Halteelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Teilabschnitt (6) und/oder im Federabschnitt (5) mindestens eine Ausnehmung (20) vorgesehen ist.Retaining element according to one of the preceding claims, characterized in that in the subsection ( 6 ) and / or in the spring section ( 5 ) at least one recess ( 20 ) is provided. Halteelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Breite des Teilabschnitts (6) und/oder des Federabschnitts (5) in Längsrichtung betrachtet konstant sind/ist.Retaining element according to claim 6, characterized in that the actual width of the subsection ( 6 ) and / or the spring section ( 5 ) viewed in the longitudinal direction is constant / is. Halteelement nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (20) in Längsrichtung hin zu dem Kommutatorschleifkontakt (2) betrachtet quer zu ihrer Längserstreckung, vorzugsweise dreieckförmig oder trapezförmig, verbreiternd ausgebildet ist.Retaining element according to one of claims 6 or 7, characterized in that the recess ( 20 ) in the longitudinal direction towards the commutator contact ( 2 ) Seen transverse to its longitudinal extent, preferably triangular or trapezoidal, widening is formed. Halteelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Federabschnitt (5) angrenzender, vorzugsweise eine starre Grundebene (16) aufweisender, Halteabschnitt (7) zum, insbesondere klemmenden, Halten des Kommutatorschleifkontaktes (2), vorgesehen ist.Retaining element according to one of the preceding claims, characterized in that a to the spring portion ( 5 ) adjacent, preferably a rigid ground plane ( 16 ) holding, holding section ( 7 ) for, in particular clamping, holding the Kommutatorschleifkontaktes ( 2 ), is provided. Halteelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (5) in Längsrichtung betrachtet zwischen dem Halteabschnitt (7) und einem, vorzugsweise laschenförmigen, Befestigungsabschnitt (10) zum Festlegen des Halteelements (1) in einem Elektromotor (4), insbesondere in einem Trägerteil (14), angeordnet ist.Retaining element according to claim 9, characterized in that the spring section ( 5 ) viewed in the longitudinal direction between the holding portion ( 7 ) and a, preferably tab-shaped, mounting portion ( 10 ) for fixing the retaining element ( 1 ) in an electric motor ( 4 ), in particular in a carrier part ( 14 ) is arranged. Elektromotor mit einem Kommutator (3) an dem mindestens ein Kommutatorschleifkontakt (2) anliegt, der mit einem Halteelement (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche gehalten ist.Electric motor with a commutator ( 3 ) at the at least one commutator contact ( 2 ) is applied, which with a holding element ( 1 ) is held according to one of the preceding claims.
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