DE102011076736A1

DE102011076736A1 - Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011076736A1
Application number: DE102011076736A
Authority: DE
Inventors: Patrick Hallas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-06
Also published as: HU230255B1; HUP1200318A2; CN102810928B; FR2976141A1; CN102810928A

Abstract

Eine Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine weist mindestens eine Bürste auf, die in einer an einer Lagerplatte gehaltenen Bürstenhalterung verschieblich geführt ist und auf Kontakt zur Mantelfläche eines mit der Ankerwelle der Maschine umlaufenden Kollektors steht. Eine zentrale Ausnehmung in der Lagerplatte zur Aufnahme der Ankerwelle ist an einer Abdeckkappe abgedeckt, die über eine Klemmverbindung mit der Lagerplatte verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 20 2007 013 137 U1 wird eine Bürstenanordnung beschrieben, welche als Bestandteil einer Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung und -wendung in einer elektrischen Maschine eingesetzt wird. Die Bürstenanordnung umfasst eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kohlebürsten, die jeweils in köcherförmigen Bürstenhalterungen verschieblich in Richtung auf die Mantelfläche eines Kollektors geführt sind, der mit der Ankerwelle der elektrischen Maschine umläuft. Eine Platte ist als Stromschiene ausgebildet, die mit dem Pluspol in Verbindung steht und über die die Hälfte der Kohlebürsten mittels Anschlusslitzen elektrisch verbunden ist. Die gegenüberliegende Platte bildet eine auf Masse liegende Bürstenplatte, mit der die andere Hälfte der Kohlebürsten über Anschlusslitzen elektrisch gekoppelt ist.
Sowohl die Stromschiene als auch die Bürstenplatte sind ringförmig ausgebildet, wobei durch die zentrale Ausnehmung in der Stromplatte der Kollektor mit größerem Durchmesser und durch die Ausnehmung in der Bürstenplatte der Endabschnitt der Ankerwelle mit geringerem Durchmesser hindurchgeführt werden kann. Üblicherweise ist das freie stirnseitige Ende der Ankerwelle von einer Abdeckkappe überdeckt, die mit der Bürstenplatte oder einer Lagerplatte, welche Träger der Bürstenhalterungen ist, verschraubt wird.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute und mit geringem Montageaufwand herzustellende Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Bürstenanordnung ist Teil einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine, bei der es sich beispielsweise um einen Startermotor für eine Brennkraftmaschine handelt. Mittels der Kommutierungseinrichtung wird Strom auf ein Ankerpaket übertragen, das drehfest mit der Anker- bzw. Ankerwelle der Maschine umläuft. Die Kommutierungseinrichtung umfasst zusätzlich zur Bürstenanordnung einen mit der Ankerwelle verbundenen Kommutator bzw. Kollektor, an dessen Mantelfläche die Bürstenanordnung zur Stromübertragung anliegen.
Zur Bürstenanordnung gehört eine Lagerplatte, an der zumindest ein Teil der Bürstenhalterungen für die Bürsten angeordnet sind. Die Lagerplatte kann insbesondere mit der Bürstenplatte, welche elektrisch leitfähig ausgebildet ist, verbunden sein, wobei die Lagerplatte nicht notwendigerweise elektrisch leitfähig ist, auch wenn dies grundsätzlich möglich ist. Die Lagerplatte weist eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme der Rotor- bzw. Ankerwelle der elektrischen Maschine auf.
Im fertig montierten Zustand ist das stirnseitige Ende der Ankerwelle von einer Abdeckkappe überdeckt, die mit der Lagerplatte verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Abdeckkappe und der Lagerplatte erfolgt über eine Klemmverbindung in kraft- oder formschlüssiger Weise, wodurch die Montage in signifikanter Weise vereinfacht ist und insbesondere ohne Werkzeug durchgeführt werden kann. Zudem ist die Montage der Abdeckkappe von der Montage der Bürstenhalterungen an der Lagerplatte entkoppelt. Die Bürstenhalterungen können beispielsweise mittels Verschraubung an der Lagerplatte fixiert werden, wobei die Schraubverbindung unabhängig von der Montage der Abdeckkappe durchgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der üblicherweise orientierungsfreien Montage der Abdeckkappe, welche gemäß bevorzugter Ausführung rotationssymmetrisch ausgebildet ist, so dass die Winkellage der Abdeckkappe bei der Montage keine Rolle spielt.
Zur Verbesserung der Verbindung zwischen der Abdeckkappe und der Lagerplatte ist zweckmäßigerweise ein Klemmelement in die Abdeckkappe integriert, wobei das Klemmelement mit einem Abschnitt der Lagerplatte in Klemmverbindung steht. Das Klemmelement ist vorzugsweise als ein Klemmring ausgeführt, beispielsweise als Zackenring, der vorzugsweise auf einen erhaben ausgebildeten Abschnitt an der Lagerplatte aufsetzbar ist. In der Ausführung des Klemmelementes als Ring kann die Abdeckkappe in beliebigen Winkellagen auf dem erhaben ausgebildeten Abschnitt an der Lagerplatte montiert werden.
Grundsätzlich möglich sind aber auch sonstige, nicht-rotationssymmetrische Ausführungen des Klemmelementes, beispielsweise in Form einer Klemmlasche, wobei im Falle einer rotationssymmetrischen Erhebung an der Lagerplatte auch in diesen Fällen die Abdeckkappe in beliebigen Winkellagen montiert werden kann.
Der erhaben ausgebildete Abschnitt an der Lagerplatte ist insbesondere als ein Dom ausgeführt, der an der Lagerplatte angeformt und auf den die Abdeckkappe aufsetzbar ist. Der Dom dient zur Aufnahme des stirnseitigen Endabschnittes der Ankerwelle der elektrischen Maschine und kann einen Lagerring beherbergen, in welchem die Ankerwelle gelagert ist.
Es kann zweckmäßig sein, an der Innenseite der Abdeckkappe einen Dichtabschnitt vorzusehen, der vorzugsweise einteilig mit der Abdeckkappe ausgebildet ist und insbesondere ringförmig am Innenmantel der Abdeckkappe umläuft. Der Dichtabschnitt begrenzt ein Fettreservoir in der Abdeckkappe, welches zur Aufnahme von Schmierfett dient, über das ein an der Mantelfläche der Ankerwelle angreifendes Klemm- oder Sicherungselement, welches ortsfest gehalten ist, geschmiert wird. Der Dichtabschnitt an der Innenseite der Abdeckkappe verhindert, dass das Schmierfett bzw. -öl aus dem Fettreservoir axial entlang der Innenseite der Abdeckkappe entweichen kann.
Das Klemmelement ist zweckmäßigerweise als ein separat von der Abdeckkappe ausgebildetes Bauteil ausgeführt, das mit der Abdeckkappe verbunden, insbesondere an der Innenseite der Abdeckkappe angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Abdeckkappe als ein Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgeführt und das Klemmelement in die Abdeckkappe eingespritzt. Möglich sind aber auch Ausführungen der Abdeckkappe aus Blech oder Metall. Des Weiteren ist es möglich, das Klemmelement einteilig mit der Abdeckkappe auszubilden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine, mit einer auf eine Lagerplatte der Bürstenanordnung aufgesetzte Abdeckkappe,
2 die Bürstenanordnung im Schnitt,
3 die Abdeckkappe einschließlich eines Klemmrings in einer perspektivischen Einzeldarstellung,
4 die Abdeckkappe im Schnitt,
5 eine Schnittdarstellung aus dem Verbindungsbereich zwischen Abdeckkappe und einem Dom der Lagerplatte.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie den Darstellungen gemäß den 1 und 2 zu entnehmen, umfasst die Bürstenanordnung 1 eine ringförmige Lagerplatte 2, an der über Schrauben 5 köcherförmige Bürstenhalterungen 4 befestigt sind, in denen jeweils eine Bürste 6 verschieblich geführt ist. Über den Umfang verteilt sind eine Mehrzahl von Bürstenhalterungen 4 mit jeweils einer Bürste 6 vorgesehen, wobei die Bürsten jeweils bezogen auf die Längsachse der Bürstenanordnung radial verschieblich gelagert sind und im fertig montierten Zustand an der Mantelfläche eines Kollektors anliegen, der drehfest mit der Ankerwelle der elektrischen Maschine verbunden ist. Die Bürstenhalterungen 4 mit den Bürsten 6 befinden sich zwischen der Lagerplatte 2 und einer ringförmigen Stromschiene 3, die elektrisch leitend ausgeführt ist und an einen Pluspol angeschlossen ist. Ein Teil der Bürsten ist über Anschlusslitzen elektrisch mit der Stromschiene 3 verbunden, die übrigen Bürsten sind ebenfalls über Litzen elektrisch mit einer Bürstenplatte 7 verbunden, die elektrisch leitfähig ausgebildet ist und auf Masse liegt. Die Bürstenplatte 7 ist ebenfalls über die Schrauben 5 an die Lagerplatte 2 angebunden.
Die Lagerplatte 2 weist eine zentrale Ausnehmung auf, welche von einem Dom 8 (2) umschlossen ist, in den eine Lagerbuchse 9 eingesetzt ist. Die Lagerbuchse 9 dient zur Lagerung des end- bzw. stirnseitigen Abschnittes der Ankerwelle der elektrischen Maschine. Auf den Dom 8 ist eine Abdeckkappe 10 aufgesetzt, die den Dom 8 übergreift und kraft- oder reibschlüssig mit dem Dom verbunden ist. Wie den 3 und 4 zu entnehmen, befindet sich an der Innenseite der Abdeckkappe 10 benachbart zur freien Stirnseite ein Klemmelement in Form eines Klemmringes 11, der als Zackenring ausgeführt ist und radial nach innen weisende, zackenförmige Klemmteile aufweist, die im montierten Zustand an der Mantelfläche des Doms 8 anliegen, welcher einteilig mit der Lagerplatte 2 ausgeführt ist. Die Dimensionierungen des Durchmessers des Domes 8 sowie des Innendurchmessers des Klemmringes 11 sind so aufeinander abgestimmt, dass die zackenförmigen Klemmelemente des Klemmringes 11 mit einer die Abdeckkappe 10 am Dom 8 sichernden Klemmkraft an der Mantelfläche des Doms anliegen. Ein versehentliches Lösen der Abdeckkappe 10 vom Dom 8 ist im Normalfall nicht möglich, da zum Lösen die zackenförmigen Klemmelemente, welche radial nach innen gerichtet sind, ihre Winkellage am ringförmigen Teil des Klemmringes ändern und eine Totpunktlage überschreiten müssen, wofür ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich ist.
Wie der Schnittdarstellung gemäß 4 zu entnehmen, ist der als separates Bauteil ausgeführte Klemmring 11 von dem Material der Abdeckkappe 10 umspritzt, die als Kunststoff-Spritzgießbauteil ausgebildet ist. Der radial außen liegende Rand des Klemmringes 11 ist von dem Material der Abdeckkappe 10 umschlossen. Dies geht auch aus 5 hervor.
Wie 4 in Verbindung mit 5 zu entnehmen, ist an der Innenseite der Abdeckkappe 10 ein ringförmig umlaufender Dichtabschnitt 12 angeformt, der einteilig mit der Abdeckkappe 10 ausgebildet ist. Im montierten Zustand liegt der Dichtabschnitt 12 an der Mantelfläche des Doms 8 an (5) und schließt ein Fettreservoir 13, das sich in der Kappe zur Aufnahme von Schmierfett befindet, ab, so dass ein versehentliches axiales Abströmen des Schmierfetts verhindert wird. Der Dichtabschnitt 12 ist als radial nach innen überstehender, ringförmiger Wulst ausgebildet und befindet sich in Achsrichtung der Abdeckkappe 10 gesehen etwa in der Mitte der Abdeckkappe zwischen der freien Stirnseite und dem am Boden der Abdeckkappe gebildeten Fettreservoir 13.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007013137 U1 [0002]

Claims

Bürstenanordnung in einer Kommutierungseinrichtung einer elektrischen Maschine, mit mindestens einer Bürste (6), die in einer an einer Lagerplatte (2) gehaltenen Bürstenhalterung (4) verschieblich geführt ist und auf Kontakt zur Mantelfläche eines mit der Ankerwelle der Maschine umlaufenden Kollektors steht, wobei eine zentrale Ausnehmung in der Lagerplatte (2) zur Aufnahme der Ankerwelle von einer Abdeckkappe (10) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (10) über eine Klemmverbindung mit der Lagerplatte (2) verbunden ist.
Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abdeckkappe (10) ein Klemmelement integriert ist, das mit einem Abschnitt der Lagerplatte (2) in Klemmverbindung steht.
Bürstenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als Klemmring (11) ausgeführt ist.
Bürstenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als separat von der Abdeckkappe (10) ausgeführtes Bauteil ausgebildet ist, das fest mit der Abdeckkappe (10) verbunden, insbesondere in die als Spritzguss-Kunststoffbauteil ausgeführte Abdeckkappe (10) eingespritzt ist.
Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lagerplatte (2) ein Dom (8) angeformt ist, auf den die Abdeckkappe (10) aufsetzbar ist.
Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Abdeckkappe (10) ein Dichtabschnitt (12) angeformt ist.
Bürstenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (12) ringförmig ausgebildet ist.
Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (10) ein Fettreservoir (13) zur Aufnahme von Schmierfett aufweist.
Bürstenanordnung nach Anspruch 6 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (12) das Fettreservoir (13) in der Abdeckkappe (10) begrenzt.
Kommutierungseinrichtung in einer elektrischen Maschine mit einer Bürstenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Elektrische Maschine mit einer Kommutierungseinrichtung nach Anspruch 10.