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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Generator oder eine Andrehvorrichtung wie einen Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators oder einer Andrehvorrichtung, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem System mit einem Generator, Starter oder Startermotor nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Generatoren, Starter und Anlasser für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, die eine elektrische Maschine mit Anker und Kommutator aufweisen, wobei der Anker eine Ankerwelle mit entsprechender Ankerlagerung aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind Anlasser mit einem Anlasserrelais für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren bekannt, die in der Regel einen Gleichstromelektromotor zum Antreiben des Verbrennungsmotors umfassen.
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In derartigen Startern oder Startermotoren ist für ein Einspuren oder einen Hub in den Zahnkranz beispielsweise ein Relais-Gabelhebelsystem mit einem entsprechenden Relais verantwortlich. Bei einem Hub, auch als Distanz bezeichnet, oder genauer einer Einspurbewegung zieht ein Relais einen Gabelhebel nach hinten. Dies erfolgt durch eine entsprechende Bestromung des Relais. Bei einer Bestromung wird eine mit einem magnetischen Kern zusammenwirkende Schaltachse axial in Richtung eines Kontaktes hin oder von diesem weg bewegt. Derartige Starter weisen einen Elektromotor auf. Dieser Elektromotor weist einen Stator auf, der als Magnet ausgebildet ist. Weiter weist der Elektromotor einen Rotor auf. Der Rotor weist einen aus Spule mit Eisenkern ausgebildeten Anker auf, der drehbar in einem Magnetfeld zwischen Polschuhen des Stators gelagert ist. Eine Stromzuführung für den Anker erfolgt über einen segmentierten Kommutator und Schleifkontakte, sogenannte Kommutatorbürsten. Bei einer Bestromung des Rotors entsteht auch hier ein Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Stators steht.
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Damit bei der Montage des Kommutators die Kommutatorbürsten nicht herausfallen, sind sogenannte Bürstenhalter mit einer Transportsicherung vorgesehen. Die Transportsicherung verhindert ein Herausfallen der Kommutatorbürsten aus dem Bürstenhalter. Die Kommutatorbürsten sind über Kommutatorhalter an einer Bürstenplatte gehalten. Die Bürstenplatte ist lösbar mit dem Kommutatorlager verbunden.
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Aus der
DE 298 01 079 U1 ist eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem, in einem Gehäuse angeordneten Andrehmotor bekannt, dessen Ankerwelle vorzugsweise über ein Vorgelege mit einer Abtriebswelle in Verbindung steht. Auf dieser ist axial verschiebbar ein mit einem Freilauf verbundenes Ritzel angeordnet, das durch Verschiebung mit Hilfe eines Einrückrelais und eines mit diesem verbundenen Hebel mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff gebracht werden kann. Das hintere Ende der Ankerwelle trägt einen Kommutator, an dem mehrere, in radial verlaufenden Bürstenfassungen einer Bürstenplatte angeordnete Kohlen anliegen. Die Ankerwelle ist in einer Nabe gelagert, wobei die Nabe ein geschlossenes Teil eines das Gehäuse der Andrehvorrichtung verschließenden Deckels ist. Die Bürstenplatte ist ortsfest ausgebildet und an dem Deckel befestigt. Gegen ein Verdrehen ist die Bürstenplatte durch an dem Deckel angeordnete Haltemittel in Form von Schrauben gesichert.
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Bei einer Montage der Kommutatorbürsten werden diese an der Bürstenplatte über eine lösbare Transportsicherung gesichert. Bei der Montage wird dann die Bürstenplatte mit der Transportsicherung in ein Polgehäuse und über den Kommutator des Ankers im Starter montiert. Dabei wird die Transportsicherung axial herausgeschoben und wieder in einen Montage- und Logistikkreislauf zugeführt. Nach dem Herausschieben wird die Bürstenplatte über lösbare Haltemittel mit dem Deckel verbunden, sodass die Ankerwelle in der Nabe des Deckels gelagert ist und die Bürstenplatte an dem Deckel gesichert ist. Die Verbindung von Bürstenplatte und Deckel erfolgt über zwei als Schrauben ausgebildete Haltemittel, die eine Sicherung gegen Verdrehen bewirken.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Generator oder einer Andrehvorrichtung wie einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens eine Bürstenplatte, die über Haltemittel an dem Kommutatorlager diesen kontaktierend festgelegt ist, wobei mindestens eines der Haltemittel als unlösares Haltemittel ausgebildet ist, um eine unlösbare Festlegung zu realisieren. Durch das unlösbare Haltemittel ist zusätlich eine verbesserte Auflagefläche zwischen Kommutatorlager und Bürstenplatte ausgebildet. Dabei erstreckt sich das unlösbare Haltemittel von der Bürstenplatte bis zum Kommutatorlager, bevorzugt nicht darüber hinaus. Das Kommutatorlager und/oder die Bürstenplatte erfordern in einer Ausführungsform keinen Zugang von außen in Richtung des jeweils anderen Bauteils. Unter einem unlösbaren Haltemittel, welches zugleich auch ein Kontaktflächenmittel oder auch Verbindungsflächenmittel bildet, sind jegliche Mittel zu verstehen, die für eine unlösbare Verbindung geeignet sind, das heißt, die nur durch Zerstörung der verbundenen Teile oder des jeweiligen Verbindungselements wieder getrennt werden können. Hierunter fallen insbesondere die Schweißverbindungen in ihren unterschiedlichen Formen oder Lötverbindungen. Weiter umfasst sind Klebeverbindungen, Nietverbindungen oder dergleichen bzw. die jeweils hierzu erforerlichen Mittel. Insbesondere sind die Haltemittel als Kontaktflächenmittel oder Verbindungsflächenmittel ausgebildet, welche die Auflagefäche und/oder Verbindung zwischen Bürstenplatte und Kommutatorlager verbessern und dazu einen elektrischen Strom leiten. Insbesondere ist die Auflagefläche und/oder Verbindung spaltfrei oder spaltreduziert verbessert. Damit ist zum einen eine mechanische Verbindung als auch eine leitende Verbindung verbessert. Ein als Kontaktflächenflächenmittel ausgebildetes spezielles Haltemittel ist beispielsweise auch eine Auflagescheibe oder eine andere flächige, insbesondere scheibenförmige Auflage aus einem leitenden Material oder mit leitenden Einschlüssen, welche unlösbar mit dem Kommutatorlager und/oder der Bürstenplatte verbunden ist. Bevorzugt ist die scheibenförmige Auflage verformbar, sodass diese sich an die Konturen des Kommutatorlagers und/oder der Bürstenplatte bei einer Verbindung anpasst. Ein anderes unlösbares Kontaktflächenmittel ist beispielsweise ein aushärtender Werkstoff mit elektrisch leitenden Mitteln, der sich in seiner flüssigen Phase den Konturen der entsprechenden Oberflächen von Kommutatorlager und/oder Bürstenplatte anpasst und im gehärteten Zustand die Verbindung realisert. Die Auflagefläche ist gegenüber Schraubverbindungen nicht punktuell oder schmalflächig, sondern großflächiger ausgebildet. Dabei ist der Bereich, der bei herkömmlichen Ausführungen für Schraublöcher vorgesehen ist, in einer Ausführungsform bevorzugt als geschlossene Fläche ausgebildet, sodass diese Fläche zur Kontaktauflage verwendet werden kann. Zudem werden die Haltemittel oder wird das Haltemittel im Zusammenwirken mit der Bürstenplatte und dem Kommutatorlager auch als Masseflusselement verwendet. Entsprechend ist das Haltemittel in einer Ausführungsform als den elektrischen Strom leitendes, unlösbares Haltemittel ausgebildet. Durch das Kontaktflächenmittel entsteht ein größerer Leitungsquerschnitt für einen elektrischen Strom, sodass hier ebenfalls ein verbessertes Zusammenwirken realisiert ist.
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Die elektrische Maschine umfasst bevorzugt einen Elektromotor mit Rotor und Stator. Insbesondere ist die elektrische Maschine als Andrehvorrichtung für eine Brennkraftmaschine als sogenannter Starter oder Startermotor ausgebildet. Diese umfasst eine Kommutator-Anker-Einheit mit einem Kommutator mit Kommutatorbürsten. Die Kommutatorbürsten sind in jeweils einem Bürstenhalter gehalten, der wiederum an einer Bürstenplatte angeordnet ist. Die Bürstenplatte ist ortsfest an dem als Kommutatorlager fungierenden Deckel festgelegt. Dabei stehen die Bürstenplatte und der Deckel bzw. das Kommutatorlager im Kontakt, insbesondere auch über die Haltemittel. In einer Ausführungsform ist beispielsweise mindestens eine Anformung, ein Vorsprung, eine Ausnehmung, eine Vertiefung, eine Rippe, eine Nut oder dergleichen an dem Kommutatorlager und/oder der Bürstenplatte vorgesehen. Die Haltemittel sind an dem Kommutatorlager und/oder an der Bürstenplatte vorgesehen. Die Haltemittel an dem Kommutatorlager sind dabei bevorzugt komplementär zu den Haltemitteln an der Bürstenplatte ausgebildet. Die Haltemittel können als separates Teil oder integriert ausgebildet sein. In einer Ausführungsform ist ein Haltemittel in einem gemeinsamen Abschnitt des Kommutatorlagers und/oder der Bürstenplatte ausgebildet. In anderen Ausführungsformen sind mehrere unlösbare Haltemittel in verschiedenen Abschnitten vorgesehen. Die als Kontaktflächenmittel ausgebildeten unlösbaren Haltemittel sind beispielsweise zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen vorgegebenen Vorrichtungen möglich.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Stabilisierungseinrichtung ausgebildet ist, um die Befestigung des Kommutatorlagers mit der Bürstenplatte, insbesondere gegen ein Verkippen, zu stabilisieren. Bei einer derartigen elektrischen Maschine bzw. einer derartigen Andrehvorrichtung mit mindestens einer Stabilisierungseinrichtung werden vorteilhafterweise definierte Auflagestellen zwischen der Bürstenplatte und dem Kommutatorlager, kurz K-Lager, bereitgestellt. Aufgrund der Ausbildung von zusätzlichen Kontaktstellen ist die Befestigung von Kommutatorlager und Bürstenplatte vorteilhaft weiter stabilisiert. Vorzugsweise wird eine Stromführung zwischen Bürstenplatte und K-Lager durch die Stabilisierungseinrichtung verbessert. Weiterhin ist mittels der erfindungsgemäßen Andrehvorrichtung eine Vorspannung der Bürstenplatte mit dem K-Lager realisierbar. Vorteilhafterweise vermeidet die mindestens eine Stabilisierungseinrichtung ein Verkippen der Bürstenplatte bzw. des K-Lagers um eine Verbindungsachse zwischen den Haltemitteln. In einer Ausführungsform ist genau eine Stabilisierungseinrichtung ausgebildet. Andere Ausführungsformen sehen mehr als eine Stabilisierungseinrichtung, beispielsweise zwei, drei oder vier, Stabilisierungseinrichtungen vor. Die Stabilisierungseinrichtung ist in einer Ausführungsform einteilig ausgebildet. Eine andere Ausführungsform sieht eine mehrteilige Stabilisierungseinrichtung vor. Vorteilhafterweise ist die Stabilisierungseinrichtung in die Bürstenplatte und/oder das K-Lager integriert. Besonders vorteilhaft ist die Stabilisierungseinrichtung sowohl in die Bürstenplatte als auch das K-Lager integriert. Eine andere Ausführungsform sieht eine separate Ausbildung der Stabilisierungseinrichtung vor. Die Stabilisierungseinrichtung ist in einer Ausführungsform zumindest teilweise in die Befestigung, insbesondere in die Auflagestellen, des K-Lagers mit der Bürstenplatte integriert und/oder separat ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Stabilisierungseinrichtung im Bereich der Schraublöcher an der Bürstenplatte und/oder dem K-Lager ausgeführt. Eine Ausführungsform sieht eine zumindest teilweise separate Ausbildung der Befestigung und der Stabilisationseinrichtung vor.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eines der Haltemittel als form- und/oder stoffschlüssiges Haltemittel ausgebildet ist. Insbesondere ist eine Ausführung als stoffschlüssiges oder stoffschlüssiges und formschlüssiges Haltemittel bevorzugt.
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Eine Ausführungsform sieht weiter vor, dass mindestens eines der Haltemittel als Schweißverbindung und/oder Durchsatzfügemittel, insbesondere als Vernietung ausgebildet ist. Bevorzugt ist das stoffschlüssige Haltemittel als flächiges, stoffschlüssiges Haltemittel ausgebildet. Eine andere Form eines stoffschlüssigen Haltemittels ist beispielsweise ein Klebstoff mit elektrisch leitenden Mitteln. Durch eine Ausführung als Schweißnaht und/oder Punktschweißung ist ein einfach realisierbares unlösbares Haltemittel geschaffen. Eine einfache Montage ist gewährleistet. Die Schweißnaht ist dabei bevorzugt als flächige Schweißnaht, beispielsweise als umlaufende Schweißnaht, ausgebildet. Insbesondere wird bei einer Ausführung als stoffschlüssiges Haltemittel ein Luftspalt zwischen den zu verbindenen Bauteilen vermieden, sodass hier ein verbessertes Zusammenwirken – Verbindung, Masseleitung – realisiert ist.
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Entsprechend sieht eine Ausführungsform vor, dass mindestens eines der Haltemittel als Verschweißung, insbesondere als Schweißnaht und/oder Schweißpunkt ausgebildet ist. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass mindestens eines der Haltemittel als Durchsetzfügemittel, insbesondere als Vernietung, ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Kommutatorlager mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist. Das Kommutatorlager fungiert zugleich als Deckel der Andrehvorrichtung. Dabei weist das Kommutatorlager eine Lagerstelle zur Lagerung der Ankerwelle auf. Weiter weist das Kommutatorlager einen Befestigungsbereich zur Verbindung mit der Bürstenplatte über die Haltemittel auf. Die Lagerstelle bildet dabei einen inneren Teil des Kommutatorlagers. Der Befestigungsbereich bildet einen äußeren Teil des Kommutatorlagers. Weitere Bauteile wie Gleitlager, Wälzlager oder dergleichen können an der Lagerstelle angeordnet sein.
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Eine Ausführungsform sieht deshalb vor, dass das Kommutatorlager einen äußeren Teil aufweist, an dem das mindestens eine Haltemittel vorgesehen ist. Das Haltemittel ist dabei insbesondere direkt an dem äußeren Teil als unlösbares, stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges Haltemittel ausgebildet.
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Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der äußere Teil einen Durchlass zur Aufnahme eines den Durchlass reduzierenden inneren Teils aufweist. Damit die Kommutatorbürsten ordnungsgemäß angeordnet sind, sind diese in dem Bürstenhalter positioniert. Da die Kommutatorbürsten in dem Bürstenhalter bei der Montage dem Starter separat zugeführt werden, müssen die Kommutatorbürsten in dem Bürstenhalter für den Transport während der Montage gesichert werden. Die Montagehilfe oder auch Transportsicherung ist in der Regel nicht für einen Verbleib in der elektrischen Maschine ausgebildet. Das heißt, nach Montage des Kommutators wird die Transportsicherung von dem Bürstenhalter getrennt. Da die Bürstenplatte stoffschlüssig, das heißt unlösbar, mit dem Kommutatorlager verbunden ist, kann das Kommutatorlager nicht abgenommen werden, um die Montagehilfe aus der elektrischen Maschine zu bewegen. Aus diesem Grund ist ein Durchlass in dem äußeren Teil vorgesehen. Dieser wird nach Entfernen der Montagehilfe reduziert, sodass eine in ihren äußeren Abmaßen kleinere Ankerwelle in dem Kommutatorlager, genauer der in dem Kommutatorlager ausgebildeten Lagerstelle, gelagert werden kann. Hierzu wird der innere Teil, der die Lagerstelle ausbildet, zumindest teilweise derart mit dem äußeren Teil verbunden, dass der Durchlass des äußeren Teils verringert wird. Insbesondere wird der innere Teil in den äußeren Teil eingesetzt, wodurch eine Festlegung der beiden Teile miteinander erfolgt. Der innere Teil weist entsprechend einen buchsenförmigen oder nabenförmigen Teil und einen Flansch auf. Der äußere Teil ist bevorzugt ringförmig ausgebildet. Auf den buchsenförmigen Teil wird der äußere Teil gesetzt, sodass eine Festlegung in radiale Richtung erfolgt. Durch den Flansch erfolgt eine Festlegung in axiale Richtung. Über den Flansch wird der äußere Teil an dem inneren Teil mittels weiterer Verbindungmittel festgelegt. Die Verbindungsmittel sind dabei beliebig ausführbar. In einer alternativen Ausführungsform ist das Kommutatorlager einteilig ausgebildet. In dieser Ausführungsform verbleibt die Montagehilfe in der elektrischen Maschine. Da ein Entfernen der Montagehilfe nicht erforderlich ist, kann auf eine Zweiteilung des Kommutatorlagers verzichtet werden.
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Damit die Montagehilfe durch das Kommutatorlager entfernt werden kann, sieht eine Ausführungsform vor, dass der Durchlass eine Abmessung aufweist, die geeignet ist, eine Montagehilfe zur Montage des Bürstenhalters und/oder der an dem Bürstenhalter anzuordnenden Bürstenfassung, durchzulassen. Das Herausbewegen oder Durchlassen erfolgt im Wesentlichen axial, also entlang einer Erstreckungsrichtung der Ankerwelle. Die Montagehilfe wird auf den Kommutator gesetzt und ist in den Außenmaßen entsprechend gerinfügig größer als der Kommutator. Folgerichtig ist das Außenmaß des Durchlasses geringfügig größer als das Außenmaß der Montagehilfe, sodass diese durch den Durchlass bewegbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das innere Teil mit seinem Durchlass eine Lagerstelle zur Lagerung einer Ankerwelle aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches hat dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators oder einer Andrehvorrichtung, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens eine Bürstenplatte, die über Haltemittel an dem Kommutatorlager diesen kontaktierend festgelegt ist, wobei die Bürstenplatte mit dem Kommutatorlager unlösbare verbunden wird, um eine unlösbare Festlegung zu realisieren. Die Bürstenplatte wird über das Haltemittel oder die Haltemittel zumindest teilweise unlösbar mit dem Kommutatorlager verbunden, um das Zusammenwirken von Bürstenplatte, Haltemittel, und/oder Kommutatorlager zu verbessern. Durch das als Kontaktflächenmittel ausgebildete Haltemittel ist eine verbesserte Auflagefläche zwischen Kommutatorlager und Bürstenplatte ausgebildet. Die Auflagefläche ist gegenüber Schraubverbindungen nicht punktuell oder schmalflächig, sondern großflächiger ausgebildet, sodass eine Relativbewegung, beispielsweise ein Wackeln, von Kommutatorlager und Bürstenplatte, verhindert ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Stabilität oder Versteifung bewirkt. Zudem werden die Haltemittel im Zusammenwirken mit der Bürstenplatte und dem Kommutatorlager auch als Masseflusselement verwendet. Durch das Haltemittel entsteht ein größerer Leitungsquerschnitt für einen elektrischen Strom, sodass hier ebenfalls ein verbessertes Zusammenwirken realisiert ist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Montagehilfe zur Unterstützung der Montage des Kommutators nach dem die Büstenplatte mir dem Kommutatorlager verbunden wurde, durch einen Durchlass des Kommutatorlagers bewegt wird. Auf diese Weise wird die Bürstenplatte unlösbar mit dem Kommutatorlager verbunden, bevor die Montagehilfe entfernt wird. Die Montagehilfe ist einfach durch einen Durchlass entfernbar.
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Noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Durchlass, nachdem die Montagehilfe durch den Durchlass bewegt wurde, reduziert wird, um eine Lagerstelle auszubilden. Die Reduzierung erfolgt durch Einsetzen eines inneren Teils des Kommutatorlagers in einen äußeren Teil. Das Kommutatorlager ist entsprechend mehrteilig ausgebildet. Der innere Teil wird in den Durchlass des äußeren Teils eingesetzt, sodass der Durchlass reduziert oder komplett verschlossen wird. Dies erfolgt, nachdem die Montagehilfe entfernt wurde. Alternativ wird der Durchlass reduziert, ohne dass eine Montagehilfe durch den Durchlass bewegt wurde. In diesem Fall verbleibt die Montagehilfe in der Andrehvorrichtung.
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Zudem ist in einer Ausführung vorgesehen, dass das Kommutatorlager mindestens zweiteilig mit mehreren Kommutatorlagerteilen ausgebildet wird. Auf diese Weise ist ein Kommutatorlagerteil unlösbar mit der Büstenplatte verbindbar. Der andere Kommutatorlagerteil ist lösbar und/oder unlösbar nach einer Verbindung des ersten Kommutatorlagerteils festlegbar.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zur Herstellung des Kommutatorlagers aus mehreren Teilen mindestens zwei Kommutatorlagerteile vorzentriert werden. Hierdurch ist die Fertigung des Kommutatorlagers wesentlich vereinfacht.
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Durch die unlösbare Verbindung der Büstenplatte mit dem Kommutatorlager, insbesondere durch die stoff- und/oder formschlüssige Verbindung wird eine höhrere Steifigkeit der Anordnung bzw. eine Minimierung einer Bürstenverdrehung realisiert. Durch die mehrteilige, insbesondere zweiteilige, Ausführung des Kommutatorlagers und ggf. einer nachträglichen Verbindung der Kommutatorlagerteile bzw. mit der Bürstenplatte ist in einem unveränderten Einbauraum ein steiferes Kommutatorlager realisierbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Querschnittsansicht eine als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine mit Relais,
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2 in einer perspektivischen Ansicht einen Kommutator mit Bürstenplatte, Bürstenhalter und Montagehilfe,
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3 in einer perspektivischen Ansicht ein zweiteiliges Kommutatorlager mit einer Bürstenplatte,
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4 in einer anderen perspektivischen Ansicht das Kommutatorlager mit Bürstenplatte nach 3 und
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5 in einem Querschnitt einen Ausschnitt der Andrehvorrichtung mit Kommutatorlager und Bürstenplatte.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 zeigt in einer Querschnittsansicht eine als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine 100 einer Verbrennungskraftmaschine mit Relais 42, auch als Schalt- oder Einrückrelais ausgeführt.
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Ein Gehäuse 10 der elektrischen Maschine 100 besteht aus einem zylindrischen Gehäuseteil 11 und einem Deckel 13, die durch nicht weiter dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind. Das zylindrische Gehäuseteil 11 ist hinten durch den Deckel 13 verschlossen, in dessen Mittelteil eine nach außen gerichtete, geschlossene Nabe 14 angeformt ist. In der Nabe 14 befindet sich eine Lagerstelle 15, in welcher das hintere Ende 17a einer Antriebswelle oder Ankerwelle 17 eines elektrischen Andrehmotors 18 gelagert ist, dessen Anker mit 19 bezeichnet ist. Radial außerhalb des Ankers 19 befinden sich an der Wand des Gehäuseteils 11 mehrere Parmanentmagnete 20 des Andrehmotors 18.
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Das vordere Ende der Ankerwelle 17 ist mit einem im Durchmesser reduzierten Endabschnitt 22 in einer achsgleich verlaufenden, nicht weiter dargestellten Sackbohrung 23 einer Abtriebswelle 24 gelagert. Das andere Ende der Abtriebswelle 24 ist in einem das Gehäuseteil 11 verschließenden Lagerschild 25 und einer an dieser angeformte Nabe 26 gelagert. Die Ankerwelle 17 hat nahe ihres dem Lagerschild 25 zugewandten Ende eine Verzahnung 28 (Sonnenrad), in welche Planetenräder 29 eingegreifen, die auch mit einem außenliegenden, feststehenden Hohlrad 30 eines Planetengetriebes 31 kämmen (= Vorgelege). Ein Planetenträger 12 treibt die Abtriebswelle 24 an, auf welcher ein Freilauf 33 angeordnet ist, dessen Innenring 34 einen Fortsatz 35 (Ritzel) aufweist, an dem eine Außenverzahnung 36 ausgebildet ist. Der Außenring 37 des Freilaufs 33 ist über ein Steilgewinde 38 mit der Abtriebswelle 24 verbunden. Auf ihn wirkt eine sogenannte Einspurfeder 39 ein. Durch axiales Verschieben des Freilaufs 33 kann die Außenverzahnung 36 mit einem Zahnkranz 40 der Brennkraftmaschine zwecks des Startvorgangs in Eingriff gebracht werden. Dies geschieht mit Hilfe des Einrückrelais 42, in welchem beim Einschalten des Stroms ein Magnetanker über einen Fortsatz 43 einen Hebel 44 schwenkt, der über eine Kulisse 45, die zwischen Scheiben 46 liegt, den Freilauf 33 nach links verschiebt. Der Hebel 44 ist zweiarmig ausgebildet und mittels Zapfen 48, in einem gehäusefesten Lager 49 schwenkbar angeordnet. Auf diesen Vorgang ist nur kurz eingegangen, da nicht erfindungswesentlich.
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Auf der Ankerwelle 17 sitzt nahe ihrem hinteren lagerseitigen Ende 17a eine als Federstahl-Scheibe ausgebildete Ankeranlaufscheibe, welche an einem Kommutator 63 anliegt. Weiter ist eine Bürstenplatte 53 vorgesehen.
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In bzw. an der Bürstenplatte 53 sind Bürstenhalter 54 befestigt, in welchen Kohlen oder Kommutatorbürsten 59 angeordnet sind, die sich unter Federdruck an den Kommutator 63 anlegen, welcher an der Ankerwelle 17 angeordnet ist. Bei einigen Kohlen 59 handelt es sich um Minuskohlen, bei anderen Kohlen 59 um Pluskohlen. Diese sind über Anschlusslitzen 65 an einen Kabelschuh 67 angeschlossen, der mit einem Kontakt 68 des Einrückrelais 42 verbunden ist. Die Litzen 65 durchdringen eine Dichtung 70, welche im Gehäuseteil 11 in einer Öffnung 71 angeordnet ist. Die Bürstenplatte 53 ist über Haltemittel am Deckel 13 befestigt.
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Die beiden Anschlusslitzen 65 sind mit einer Anschlußfahne verbunden, die ein metallisches Biegeteil ist und durch die Dichtung 70 nach außen hindurchdringt.
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Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Kommutator 63 mit Bürstenplatte 53, Bürstenhalter 54 und Montagehilfe 80, die zugleich auch als Transportsicherung dient. Die Montagehilfe 80 ist zwischen dem Kommutator 63 und dem als Kommutatorlager 13a dienenden Teil des Deckels 13 (beide hier nicht dargestellt) angeordnet. Nach einer Montage des Bürstenhalters 54 wird die Montagehilfe 80 üblicherweise entfernt und verbleibt somit nicht in der elektrischen Maschine 100. Dabei wird die Montagehilfe 80 in axialer Richtung entlang der Ankerwelle 17 (hier nicht dargestellt) in Richtung Deckel 13 (hier ebenfalls nicht dargestellt) herausgezogen. An dem Deckel 13 ist die Bürstenplatte 53 befestigt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bürstenplatte 53 mit dem Deckel 13, der hier nicht dargestellt ist, über ein als Schweißnaht ausgebildetes unlösbares Haltemittel 90 verbunden. Die Schweißnaht befindet sich zwischen der Bürstenplatte 53 und dem Deckel 13, wird also von diesen sandwichartig eingeschlossen. Die Schweißnaht ragt nicht über den Deckel 13 und/oder die Bürstenplatte 53 hinaus, sondern befindet sich zwischen diesen. Auf diese Weise ist der Deckel 13 stoffschlüssig und unlösbar, das heißt nicht zerstörungsfrei trennbar, mit der Bürstenplatte 53 verbunden. In dem Deckel 13 ist zudem die Lagerstelle 15 für die Ankerwelle 17 ausgebildet. Damit die Montagehilfe 80 axial durch den Deckel 13 entfernt werden kann, ist der Deckel 13 entsprechend auszuführen, wie in 3 und 4 gezeigt ist.
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Die 3 und 4 zeigen in perspektivischen Ansichten ein zweiteiliges Kommutatorlager 13a mit der Bürstenplatte 53. Damit die Montagehilfe 80 aus der elektrischen Maschine 100 axial herausbewegt werden kann, ist der als Kommutatorlager 13a fungierende Deckel 13 zweiteilig ausgebildet. Dabei weist das Kommutatorlager13 a einen äußeren Teil 13b und einen inneren Teil 13c auf. Der äußere Teil 13b ist etwa ringförmig mit einem Durchlass 13d ausgebildet. Der innere Teil 13c ist etwa buchsenförmig mit der Nabe 14 und einem Flansch 13e ausgebildet. Dabei weist auch der innere Teil 13c an der Nabe 14 einen Durchlass 13f auf, der allerdings kleiner als der Durchlass 13d des äußeren Teils 13b ist. Die Nabe 14 mit dem Durchlass 13f bildet die Lagerstelle 15 aus, in die beispielsweise eine Lagerbuchse 13g oder dergleichen eingesetzt ist. Insgesamt ist der innere Teil 13c als Einsatz für den äußeren Teil 13b ausgebildet. Der äußere Teil 13b ist über die Kontaktflächenmittel 90, also vorliegend mittels Schweißnaht, stoffschlüssig mit der Bürstenplatte 53 verbunden. Ein Zugang von einer Außenseite in Richtung Bürstenplatte 53 durch den äußeren Teil 13b hindurch ist nicht erforderlich. Weiter sind Durchgangsbohrungen 81 für Pohlrohrschrauben (hier nicht dargestellt) in dem Ausführungsbeispiel nach den 3 und 4 vorgesehen. Der Durchlass 13d weist eine Abmessung auf, die geeignet ist, die Montagehilfe 80 durchzulassen. Die Montagehilfe 80 ist etwa kreisrohrförmig ausgebildet mit einem äußeren Durchmesser. Dieser äußere Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Durchlasses 13f des inneren Teils 13c und kleiner als der Durchmesserdes Durchlasses 13d des äußeren Teils 13b. Nachdem die Montagehilfe 80 durch den Durchlass 13d entfernt wurde, wird der Durchlass 13d durch den inneren Teil 13c auf den Durchlass 13f reduziert und damit die Lagerstelle 15 realisiert. Hierzu wird der innere Teil 13c mit der Nabe 14 in den Durchlass 13d eingesetzt, bis der Flansch 13e an dem äußeren Teil 13b anliegt. Der innere Teil 13c wird dann mit dem äußeren Teil 13b verbunden. Das Verbinden erfolgt in einer Ausführungsform stoffschlüssig und/oder formschlüssig bzw. lösbar oder unlösbar, beispielsweise mittels Verschrauben, Nieten und/oder Schweißen und dergleichen.
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In 4 ist eine Verbindung mittels Vernieten dargestellt. Dabei ist der Niet vor und nach dem Verieten dargestellt. Zusätzlich ist in der 4 noch ein Zentrierzapfen zur Vorzentrierung für ein Schweißen oder dergleichen dargestellt. In einer Ausführung ist der Zentrierzapfen auch als Befestigungsmittel verwendbar.
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Die 5 zeigt in einem Querschnitt einen Ausschnitt der als Andrehvorrichtung ausgebildeten elektrischen Maschine 100 mit Kommutatorlager 13a und Bürtenplatte 53. Das Kommutatorlager 13a weist den inneren Teil 13c und den äußeren Teil 13b auf. Die Bürstenplatte 53 ist über das als Schweißnaht ausgebildete Kontaktflächenmittel 90 mit dem äußeren Teil 13b des Kommutatorlagers 13a stoffschlüssig verbunden. Dabei ist die Kontakt- oder Verbindungsfläche zwischen der Bürstenplatte 53 und dem Kommutatordeckel 13a durch die Schweißnaht verbessert, da hier keine Luftspalte oder dergleichen vorhanden sind. Zudem ist durch die stoffschlüssige Verbindung eine verbesserte Verbindungsfläche realisiert, die ein Wackeln oder andere Instabilitäten vermeidet. Die Schweißnaht ist in der Darstellung symbolisch dargstellt. Die durch die Schweißnaht definierte Verbindungsfläche ist beliebig ausbildbar, sodass je nach Bedarf größere und/oder anders geformte Verbindungsflächen realisierbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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