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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen modularen Bürstenhalter für eine elektrische
Maschine, einen Bausatz zum Montieren eines modularen Bürstenhalters, eine
elektrische Maschine sowie ein Hydraulikaggregat.
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Bekannte
elektrische Maschinen, insbesondere in Kraftfahrzeug-Hydraulikaggregaten
eingesetzte elektrische Maschinen, umfassen einen Bürstenhalter
mit einem einteiligen Grundelement, aufweisend einen Grundplattenabschnitt
und einen langgestreckten Steckkontakt mit Anschlusskontakten zum
elektrischen Kontaktieren der elektrischen Maschine. Für jede neue
Applikation wird bisher ein vollständig neuer Bürstenhalter
(Schleifkontakthalter) entwickelt. Hieraus resultiert ein hoher
Entwicklungsaufwand sowie ein hoher Werkzeugaufwand, da für jeden
neuen Bürstenhalter
ein neues Spritzgusswerkzeug geschaffen werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenhalter
anzugeben, der mit nur geringfügigen
Modifikationen für
unterschiedliche Applikationen einsetzbar ist. Ziel ist es, den
Entwicklungs- und Werkzeugaufwand zu minimieren. Ferner besteht
die Aufgabe darin, einen Bausatz zum Montieren eines derartigen
Bürstenhalters
anzugeben. Darüber
hinaus besteht die Aufgabe darin, eine elektrische Maschine mit
einem wie zuvor beschrieben optimierten Bürstenhalter sowie ein Hydraulikaggregat
mit einer entsprechend optimierten elektrischen Maschine anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Bürstenhalters
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Bausatzes mit
den Merkmalen des Anspruchs 9, hinsichtlich der elektrischen Maschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und hinsichtlich des Hydraulikaggregates
mit den Merkmalen des Anspruchs 12 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.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Bürstenhalter modular auszubilden,
derart, dass dieser eine für
verschiedenste Applikationen einheitliche Grundplatte und mindestens
ein an der Grundplatte unlösbar
oder lösbar
festlegbares Funktionsmodul umfasst, welches applikationsspezifisch
ausgebildet ist. Hierdurch ist der Entwicklungsaufwand lediglich
auf eine applikationsspezifische Neu- oder Weiterentwicklung des
Funktionsmoduls beschränkt, ebenso
wie der Werkzeugentwicklungsaufwand, da für unterschiedlichste Applikationen
die gleiche Grundplatte einsetzbar ist. Diese muss lediglich mit einem
applikationsspezifischen Funktionsmodul versehen werden. Ein weiterer
Vorteil eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalters
besteht in einer vereinfachten Herstellbarkeit, da die Grundplatte
separat vom Funktionsmodul hergestellt, insbesondere spritzgegossen, werden
kann. Entformungsprobleme, wie diese bei bekannten einteiligen,
als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Bürstenhaltern (Grundplattenabschnitt
+ integraler Steckkontakt) auftreten, können somit mit Vorteil vermieden
werden. Insgesamt resultiert aus dem modularen Aufbau eine kostengünstige Gesamtbaukastenlösung, was
wiederum zurückzuführen ist
auf einen reduzierten Werkzeug-, Entwicklungs-, Logistik-, Endmontage-
und Absicherungsaufwand. Darüber
hinaus werden erhöhte
Freiheitsgrade bei der Konstruktion und Montage eines nach dem Konzept
der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalters in einer elektrischen
Maschine erhalten. Ferner kann die Entwicklungszeit für neue Maschinenvarianten
minimiert werden, ebenso wie die Musterherstellzeit.
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Die
Anbindung des Funktionsmoduls an die Bürstenhaltergrundplatte kann
auf unterschiedlichste Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer
Steckverbindung (Rastverbindung), einer Schweißverbindung oder einer Klemmverbindung.
Auch ist eine direkte Umspritzung des Funktionsmoduls bei der Herstellung
der Grundplatte möglich.
Die Anbindung des Funktionsmoduls an die Grundplatte kann bei einem separaten
Bürstenhalterherstellungsschritt
oder auch erst bei der Montage der elektrischen Maschine oder sogar
erst bei der Endmontage eines Hydraulikaggregates erfolgen.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der das Funktionsmodul Rastmittel zum lösbaren oder unlösbaren Verrasten
des Funktionsmoduls mit der Grundplatte bzw. mit Gegenrastelementen
der Grundplatte aufweist.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der die Grundplatte eine, insbesondere zentrische, Öffnung aufweist,
durch die eine Welle (Motor- oder Generatorwelle) der elektrischen
Maschine durchführbar
ist. Noch weiter bevorzugt weist die Grundplatte näherungsweise
eine kreisfömige
Außenkontur
auf.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das
Funktionsmodul eine Kontaktiereinheit zum elektrischen Kontaktieren
von Kohlebürsten
(Schleifkontakten) umfasst bzw. als eine derartige Kontaktierungseinheit
ausgebildet ist, wobei die konkrete Ausgestaltung applikationsspezifisch ist.
Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Einsatz des modularen
Bürstenhalters
in einer elektrischen Maschine eines Hydraulikaggregates, da Hydraulikeinheiten
mit unterschiedlichen Dickenerstreckungen eingesetzt werden und
die Kontaktiereinheit in der Regel die Hydraulikeinheit durchsetzen
muss, um auf der gegenüberliegenden
Seite ein Steuergerät
für die
elektrische Maschine zu kontaktieren. Aufgrund des modularen Aufbaus
kann eine einheitliche Grundplatte mit unterschiedlich langen Kontaktiereinheiten
(Funktionsmodulen) eingesetzt werden. Zusätzlich zu Anschlusskontakten
zum Kontaktieren der elektrischen Maschine kann die Kontaktiereinheit mindestens
ein elektrisches Entstörbauteil
zum Verbessern der EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) der elektrischen
Maschine umfassen, insbesondere mindestens eine Entstördrossel
und/oder mindestens einen Entstörkondensator.
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Auch
ist eine Ausführungsform
realisierbar, bei der das Funktionsmodul, bevorzugt zusätzlich zu Anschlusskontakten,
eine Steuerelektronik zum Steuern einer mit einem nach dem Konzept
der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalter ausgestatteten
elektrischen Maschine umfasst.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der das Funktionsmodul, für
den Fall der Ausbildung als Kontaktiereinheit, als Steckkontakt ausgebildet
ist, der mittels einer Kontaktbuchse kontaktierbar ist. Jedoch ist
auch eine Ausführungsform der
Kontaktiereinheit als Buchse denkbar. Bevorzugt ist die Kontaktiereinheit
auf entsprechende Anschlusskontakte der Grundplatte aufsteckbar.
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Besonders
zweckmäßig ist
eine Ausführungsform
des modularen Bürstenhalters,
bei der das Funktionsmodul, vorzugsweise durch Aufstecken auf entsprechende
Anschlusskontakte, elektrische, an der Grundplatte angeordnete Leitungen
kontaktiert, welche wiederum zu den Kohlebürsten (Schleifkontakten) zum
elektrischen Kontaktieren derselben geführt sind. Besonders bevorzugt
ist eine Ausführungsform,
bei der es sich bei den elektrischen Leitungen um metallische Leitungsstreifen
handelt, die an der Grundplatte, vorzugsweise durch Verclipsen, festgelegt
sind.
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Wie
eingangs bereits angedeutet, ist es besonders bevorzugt, wenn die
Grundplatte als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Bevorzugt
ist auch das Funktionsmodul, zumindest ein Gehäuse des Funktionsmoduls, als
Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Im Falle der Ausbildung des
Funktionsmoduls als Kontaktiereinheit, insbesondere als Steckkontakt, ist
es bevorzugt, wenn das Funktionsmodul, zumindest zweiteilig, vorzugsweise
ausschließlich
zweiteilig, ausgebildet ist, und ein Kunststoffgehäuse mit
darin angeordneten metallischen Leitern umfasst, die einenends Leiterbahnen
auf der Grundplatte kontaktieren und anderenends, vorzugsweise von
einem Steuergerät,
elektrisch kontaktierbar sind.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass einteilig
mit der Grundplatte Kohlebürstenführungen
(Schleifkontaktführungen)
ausgebildet sind, die noch weiter bevorzugt sich in radialer Richtung
erstrecken. Weiter bevorzugt ist es, wenn zusätzlich zu den Kohlebürstenführungen
jeder Kohlebürste
mindestens eine Feder zum Federkraftbeaufschlagen in radialer Richtung
nach innen auf einem Kommutator zugeordnet ist, wobei die Feder
bevorzugt an der Grundplatte festgelegt, vorzugsweise festgeclipst,
ist. Zusätlich
oder alternativ können
den Kohlebürsten
in an sich bekannter Weise Verschlusskappen zugeordnet werden.
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Die
Erfindung führt
auch auf einen Bausatz zum Montieren eines wie zuvor beschrieben
ausgebildeten modularen Bürstenhalters.
Dieser Bausatz umfasst eine Grundplatte für unterschiedliche Applikationen,
die mit mindestens zwei Funktionsmodulen kombinierbar ist, die sich
hinsichtlich mindestens eines Merkmals, insbesondere eines Abmessungsmerkmals,
unterscheiden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die unterschiedlichen
Funktionsmodule grundsätzlich
die selbe Funktion ausüben.
Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um Kontaktiereinheiten,
die an der Grundplatte, vorzugsweise durch Verrasten, festlegbar
sind.
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Darüber hinaus
führt die
Erfindung auf eine elektrische Maschine, insbesondere auf einen
Elektromotor für
ein Hydraulikaggregat, wobei es sich noch weiter bevorzugt um ein
Hydraulikaggregat für Kraftfahrzeuganwendungen,
beispielsweise um ein ABS-Hydraulikaggregat handelt. Die elektrische
Maschine zeichnet sich durch einen nach dem Konzept der Erfindung
ausgebildeten, modularen Bürstenhalter,
umfassend eine Grundplatte und mindestens ein daran festgelegtes
Funktionsmodul aus.
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Auch
führt die
Erfindung auf ein Hydraulikaggregat, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen,
weiter bevorzugt auf ein ABS-Hydraulikaggregat mit einer wie zuvor
beschrieben ausgebildeten elektrischen Maschine, die mit einem nach
dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalter
ausgestattet ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen.
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Diese
zeigen in:
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1:
eine als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine für ein ABS-Hydraulikaggregat in
einem Kraftfahrzeug,
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2a:
eine Grundplatte eines modularen Bürstenhalters sowie ein Funktionsmodul
in einer Explosionsdarstellung,
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2b:
ein an einer Grundplatte montiertes Funktionsmodul,
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3a:
eine teilgeschnittene Explosionsdarstellung eines Bürstenhalters,
umfassend eine Grundplatte und ein Funktionsmodul, und
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3b:
ein an der Grundplatte montiertes Funktionsmodul.
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
eine Explosionsdarstellung einer als Elektromotor für ein nicht
weiter dargestelltes Hydraulikaggregat dienenden elektrische Maschine 1 (Gleichstrommaschine).
Diese umfasst einen Gehäusetopf 2 zur
Aufnahme der eigentlichen Motormimik. In dem Gehäusetopf 2 ist ein
Lager 3 für
eine Welle 4 (Motorwelle) aufnehmbar. Ferner sind ein Federelement 5 sowie
ein Haltering 6 für
eine Vielzahl von über
den Umfang verteilt angeordneten Permanentmagneten 7 vorgesehen,
radial innerhalb derer ein drehfest auf der Welle 4 sitzendes
Ankerpaket 8 angeordnet ist. Axial an das Ankerpaket 8 schließt ein ebenfalls
drehfest auf der Welle 4 sitzender, elektrisch leitend
mit dem Ankerpaket 8 verbundener Kommutator 9 an,
dessen Umfangslamellen 10 mit nicht dargestellten Kohlebürsten (Schleifkontakten) eines
Bürstenhalters 11 zusammenwirken.
Der Bürstenhalter 11 ist
modular aufgebaut und umfasst eine als Kunststoffspritzgussteil
ausgebildete Grundplatte 12 sowie ein daran festgelegtes,
hier als Kontaktiereinheit ausgebildetes Funktionsmodul 13,
welches mit der Grundplatte 12 verrastet, verklemmt, verschweißt sein
kann, oder alternativ von dem Kunststoff der Grundplatte 12 in
einem unteren Bereich umspritzt sein kann. Alternative Befestigungskonzepte
sind ebenfalls realisierbar. Das Funktionsmodul durchsetzt axial
eine ABS-Hydraulikeinheit.
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Wie
aus 1 zu entnehmen ist, weist die Grundplatte 12 im
Wesentlichen eine kreisförmige Außenkontur
auf und ist mit einer zentrischen Öffnung 14 versehen,
durch die die Welle 4 im montierten Zustand hinduchragt,
um mit einem Exzenterelement 15 der ansonsten nicht weiter
dargestellten Hydraulikeinheit zusammenzuwirken. Axial benachbart zu
dem Exzenterelement 15 befindet sich ein zweites Lager 16 sowie
eine Abschlussdichtung 17.
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Wie
erwähnt,
handelt es sich um einen modularen Bürstenhalter 11, dessen
Grundplatte 12 für verschiedenste
Applikationen identisch ist, so dass sich unterschiedliche modulare
Bürstenhalter 11 nur hinsichtlich
des Funktionsmoduls 13, hier einer Kontaktiereinheit, unterscheiden.
Das als Kontaktiereinheit ausgebildete Funktionsmodul 13 weist
stirnseitig zwei Buchsenöffnungen 18 zur
Aufnahme eines Kontaktsteckers auf, der bevorzugt Teil eines benachbart zur
Hydraulikeinheit angeordneten Steuergerätes für die elektrische Maschine 1 ist.
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2a zeigt
in einer Explosionsdarstellung zwei wesentliche Elemente eines nicht
fertig montierten Bürstenhalters 11,
nämlich
die vorher erwähnte, für unterschiedliche
Applikationen identisch ausgebildete Grundplatte 12 sowie
ein daran festlegbares Funktionsmodul 13, hier ebenfalls
eine Kontaktiereinheit, die bei Bedarf zusätzlich mit mindestens einem Entstörbauteil,
insbesondere einer Entstördrossel oder
einem Entstörkondensator
ausgestattet sein kann.
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Die
Grundplatte 12 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
insgesamt vier gleichmäßig über den
Umfang verteilt angeordnete Kohlebürstenführungen 19 zur Aufnahme
jeweils einer nicht dargestellten Kohlebürste (Schleifkontakt), die
in radialer Richtung nach innen auf den in 2a nicht
dargestellten Kommutator federkraftbelastet wird. Hierzu ist jeder
Kohlebürste
eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellte, an der Grundplatte 12 festgelegte Feder zugeordnet.
Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Kohlebürsten 19 erfolgt über an der
Grundplatte 12 festgelegte, nicht dargestellte Leiterstreifen,
die mittels des Funktionsmoduls 13 kontaktierbar sind.
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Das
Funktionsmodul 13 erstreckt sich senkrecht zur Flächenerstreckung
der Grundplatte 12 und weist auf der der Grundplatte 12 zugewandten
Seite zwei Fixierstifte 20 auf, die durch entsprechende
Aufnahmeöffnungen 21 in
der Grundplatte 12 hindurch führbar und auf der von dem Funktionsmodul 13 abgewandten
Seite, beispielsweise durch Verstemmen oder Verbinden mit Fixierelementen
fixierbar sind. Zusätzlich
oder alternativ das Funktionsmodul 13 beispielsweise mit
geeigneten Rastmitteln mit der Grundplatte 12 verrastet
werden.
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2b zeigt
die Grundplatte 12 und das als Kontraktiereinheit ausgebildete
Funktionsmodul 13 im montierten Zustand. Zu erkennen ist,
dass auf die Fixierstifte 20 von der in der Zeichnungsebene
vorderen Seite der Grundplatte 12 her Fixierelemente 22 zum
axialen Sichern des Funktionsmoduls aufgeschoben sind.
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3a zeigt
eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht der Grundplatte 12 und
des Funktionsmoduls 13, wobei vom Funktionsmodul 13 aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich
ein Kunststoffspritzgussgehäuse 23 gezeigt
ist, in dem elektrische Leiterbahnen zum Kontaktieren von Leiterbahnen
auf der Grundplatte aufgenommen sind.
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Letztere
sind im montierten Zustand gemäß 3b ersichtlich.
Zu erkennen sind streifenähnliche Leiterbahnen 24,
die den Bereich von endseitigen Buchsenöffnungen 18 mit auf
der Grundplatte 10 angeordneten Leiterbahnstreifen (nicht
gezeigt) kontaktieren. Zu erkennen ist, dass das Gehäuse 23 des Funktionsmoduls 13 mit
der als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Grundplatte 12 verrastet
ist.
