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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Bürstenträger für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bürstenträgers sowie ein Antriebsaggregat.
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Ein Bürstenträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 100 07 696 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Bürstenträger dient neben der Halterung von Kohlebürsten dazu, ein Kalottenlager einer Ankerwelle zu lagern, die in einem Gehäuse eines Antriebsaggregats drehbar angeordnet ist. Um eine Überbestimmtheit der Lagerstellen der Ankerwelle bei Verwendung mehrerer Lagereinrichtungen zu vermeiden, ist das Kalottenlager in zwei Haltearmen des Bürstenträgers schwenkbar aufgenommen, wobei die Haltearme um 180° zueinander versetzt angeordnet sind und jeweils linienförmige Kontaktflächen für das Kalottenlager ausbilden. Der bekannte Bürstenträger bzw. dessen Haltearme sind geometrisch relativ aufwändig gestaltet, wobei die Anlage des Haltearms an dem Kalottenlager eine relativ exakte Fertigung der Haltearme benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von einem Bürstenträger für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Bürstenträger mit einer alternativen Geometrie an dessen Haltearmen vorzuschlagen, der insbesondere eine bewegliche Aufnahme des Kalottenlagers bei relativ einfacher Geometrie der Haltearme ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Bürstenträger für einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Aufnahme für das Kalottenlager an jedem Haltearm wenigstens zwei ebene Kontaktflächen aufweist, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, dass die Kontaktflächen in Bezug zur Achse (der Ankerwelle) axial beabstandet zueinander angeordnet sind, und dass insgesamt wenigstens sechs Kontaktflächen vorgesehen sind, an denen das Kalottenlager punktförmig anliegt. Durch die Ausbildung von insgesamt wenigstens sechs Kontaktflächen an insgesamt wenigstens zwei Haltearmen, wobei jeweils zwei Kontaktflächen paarweise in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wird eine kinematisch eindeutige Lagerung des Kalottenlagers erzielt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bürstenträgers für einen Elektromotor sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Eine besonders sichere Aufnahme des Kalottenlagers in dem Bürstenträger wird erzielt, wenn wenigstens drei, vorzugsweise vier identische Haltearme vorgesehen sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.
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Ganz besonders bevorzugt ist eine konstruktive Anordnung bzw. Ausgestaltung der Kontaktflächen, bei denen jeder Haltearm vier Kontaktflächen aufweist, von denen jeweils zwei Kontaktflächen in Bezug zur Längsachse der Ankerwelle axial zueinander beabstandet angeordnet sind und zwei Kontaktflächen in Bezug zur Längsachse der Ankerwelle die gleiche axiale Lage aufweisen, jedoch umfangsseitig zueinander versetzt angeordnet sind.
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Um zwischen den einzelnen Anlagepunkten zwischen den Kontaktflächen und dem Kalottenlager einen relativ großen Abstand auszubilden, damit eine besonders sichere Aufnahme bzw. Lagerung des Kalottenlagers ermöglicht wird, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass zwischen den beiden in Bezug zur Längsachse der Ankerwelle axial beabstandet zueinander angeordneten Kontaktflächen ein Zwischenbereich ausgebildet ist, der von dem Kalottenlager beabstandet ist.
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In einer ganz besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass zwischen den beiden sich in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Kontaktflächen ein in Richtung der Längsachse der Ankerwelle verlaufender Längsschlitz ausgebildet ist. Dadurch wird eine Verformung der beiden in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Kontaktflächen ermöglicht, die insbesondere beim Auftreten von äußeren Kräften, wie diese beim Anlagekontakt der Haltearme in einer Aufnahme eines Getriebegehäuses entstehen können, einen Kräfteausgleich bewirkt.
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Die Federwirkung des Längsschlitzes bzw. die Verformbarkeit der Kontaktflächen zueinander lässt sich verbessern, wenn der Längsschlitz an seinen beiden Endbereichen mit einer Rundung ausgestattet ist.
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Um die Aufnahme des Bürstenträgers bzw. der Haltearme in eine entsprechende Ausnehmung bzw. im Querschnitt runde Aufnahme beispielsweise eines Gehäuses zu ermöglichen, bei der von dem Gehäuse relativ geringe Flächenpressungen auf die Haltearme ausgeübt werden, ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Haltearme an ihren den Kontaktflächen abgewandten Außenseiten eine gerundete Kontur zur Anlage an einem Gehäuseabschnitt eines Antriebsaggregats aufweisen.
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Die Erfindung umfasst auch einen Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor, mit einem erfindungsgemäßen Bürstenträger sowie ein Antriebsaggregat, insbesondere einen Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, das ein Gehäuse umfasst, in dem ein erfindungsgemäßer Bürstenträger angeordnet ist, wobei dessen Haltearme an einem Gehäuseabschnitt anliegend radial in Richtung der Ankerwelle kraftbeaufschlagt sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 einen Teilschnitt durch ein Antriebsaggregat unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bürstenträgers,
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2 einen erfindungsgemäßen Bürstenträger in perspektivischer Einzeldarstellung,
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3 einen Haltearm des Bürstenträgers gemäß 2 in perspektivischer Ansicht und
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4 ein Detail der 1 in vergrößerter Darstellung, bei der der Bürstenträger in einem Getriebegehäuse des Antriebsaggregats aufgenommen ist.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein Antriebsaggregat 10 dargestellt, wie es insbesondere als Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug dient. Unter einem Komfortantrieb wird dabei beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb, ein Schiebedachantrieb, ein Sitzverstellungsantrieb oder Ähnliches verstanden.
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Das Antriebsaggregat 10 umfasst ein Gehäuse 11, in dem ein Elektromotor 12 angeordnet ist. Der als Gleichstrommotor ausgebildete Elektromotor 12 umfasst eine Ankerwelle 13, die an einem Ende eine Antriebsschnecke 14 aufweist, die mit einem Getrieberad 15 kämmt, das dazu dient, die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 12 unter gleichzeitiger Erhöhung des Drehmoments zu reduzieren. Auf der Ankerwelle 13 ist ein Rotor 16 mit Wicklungen 17 angeordnet, die in bekannter Art und Weise stromleitend mit einem Kommutator 18 verbunden sind. Der Kommutator 18 wirkt mit Kohlebürsten 19 zusammen, die an einem erfindungsgemäßen Bürstenträger 20 angeordnet sind. Hierbei werden die Kohlebürsten 19 durch Federkraft gegen die üblicherweise aus Kupfer bestehenden Kommutatorlamellen gedrückt. Die elektrische Ansteuerung des Antriebsaggregats 10 erfolgt über einen Anschlussstecker 21, der einstückig am Bürstenträger 20 angeformt ist, wobei der Bürstenträger 20 als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
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Die Ankerwelle 13 ist in wenigstens zwei Lagereinrichtungen 22, 23 gelagert. Während die eine Lagereinrichtung 22, die insbesondere als Kugellager ausgebildet ist, auf der der Antriebsschnecke 14 gegenüberliegenden Seite der Ankerwelle 13 angeordnet ist, befindet sich die andere Lagereinrichtung 23 in Höhe des Bürstenträgers 20 und ist in diesem gelagert angeordnet. Wesentlich dabei ist, dass zum Toleranzausgleich die zweite Lagereinrichtung 23 als Kalottenlager 25 ausgebildet ist, d.h., dass diese eine gewölbt ausgebildete Umfangsfläche aufweist.
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Wie insbesondere anhand einer Zusammenschau der 2 und 3 erkennbar ist, weist der Bürstenträger 20 eine Aufnahme 27 für das Kalottenlager 25 auf. Die Aufnahme 27 wird gebildet durch vier, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete, jeweils identisch ausgebildete Haltearme 28. Die Haltearme 28 sind an einer Bürstenträgerplatte 26 auf der der Aufnahme 27 abgewandten Seite einstückig angeformt und radial in Bezug zur Ankerwelle 13 beweglich federnd angeordnet. Wie anhand der 1 und 4 erkennbar ist, erstrecken sich die Haltearme 28 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 29 der Ankerwelle 13, wobei die Ankerwelle 13 den Bürstenträger 20 in einer Durchgangsöffnung 31 durchdringt.
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Wie am besten anhand der 3 erkennbar ist, weist jeder Haltearm 28 vier Kontaktflächen 32 bis 35 auf, die sich im Bereich der Anlageflächen 36 in punktuellem Anlagekontakt mit dem Kalottenlager 25. Die jeweils eben ausgebildeten Kontaktflächen 32 bis 35 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa trapezförmig ausgebildet. Ferner erkennt man, dass die Kontaktflächen 33 und 35 in Bezug zur Längsachse 29 der Ankerwelle 13 jeweils axial beabstandet zu den Kontaktflächen 32 und 34 angeordnet sind. Die Kontaktflächen 32, 33 sowie die Kontaktflächen 34, 35 weisen jeweils einen Winkel α (4) zueinander auf, der gleich groß ausgebildet ist, wobei die Größe des Winkels α von der Geometrie des Kalottenlagers 25 sowie der Anordnung der Kontaktflächen 32 bis 35 abhängig ist. Anhand der 3 ist ferner erkennbar, dass zwischen den beiden axial (in Bezug auf die Längsachse 29 der Ankerwelle 13) beabstandeten Kontaktflächen 32, 33 sowie 34, 35 jeweils ein eben ausgebildeter Zwischenabschnitt bzw. Zwischenbereich 37, 38 angeordnet ist, die unabhängig von der Lage des Kalottenlagers 25 stets zu diesem beabstandet sind.
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Die sich in Umfangsrichtung des Kalottenlagers 25 einander anschließenden und sich in Bezug auf die axiale Position zur Längsachse 29 der Ankerwelle 13 in gleicher Lage befindlichen Kontaktflächen 32 und 34 sowie 33 und 35 sind durch einen Längsschlitz 40 voneinander getrennt, der ebenfalls im Bereich der Zwischenbereiche 37, 38 ausgebildet ist. Der Längsschlitz 40 besitzt einen gerundet ausgebildeten Einlauf 41 bzw. Auslauf 42. Durch den Längsschlitz 40 werden die Haltearme 28 insofern geschwächt, als dass die Bereiche der Kontaktflächen 32, 33 mit dem Zwischenbereich 37 sowie der Kontaktflächen 34, 35 mit dem Zwischenbereich 38 voneinander durch den Längsschlitz 40 getrennt bzw. mit geringerer Wandstärke des Haltearms 28 versehen sind, sodass eine Deformation des Haltearms 28 um die Achse des Längsschlitzes 40 ermöglicht wird.
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Die Geometrie bzw. Anordnung der Kontaktflächen 32 bis 35 ist derart auf das Kalottenlager 25 abgestimmt, dass in einer mittleren Lage bzw. Position des Kalottenlagers 25 vorzugsweise ein Anlagekontakt zwischen dem Kalottenlager 25 und den Kontaktflächen 32 bis 35 im mittleren Bereich der Kontaktflächen 32 bis 35 erfolgt, um selbst bei einem Verschwenken des Kalottenlagers 25 stets eine Anlage des Kalottenlagers 25 im Bereich aller Kontaktflächen 32 bis 35 zu ermöglichen.
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In der 4 ist der Einbauzustand des Kalottenlagers 25 und des Bürstenträgers 20 in dem Gehäuse 11, insbesondere des Bereichs des Getriebegehäuses, dargestellt. Insbesondere erkennt man, dass das Gehäuse 11 eine (im Querschnitt) runde Aufnahme 44 für die Haltearme 28 des Bürstenträgers 20 umfasst, wobei die Haltearme 28, die an ihren den Kontaktflächen 32 bis 35 abgewandten Außenseiten gerundet mit einem dem Durchmesser der Aufnahme 44 angepassten Radius ausgebildet sind, durch eine Schiebe- bzw. Presspassung zur Aufnahme 44 in Richtung des Pfeils 45 radial kraftbeaufschlagt sind. Durch die Ausbildung des Längsschlitzes 40 an den Haltearmen 28 wird dabei die auf das Kalottenlager 25 über die Haltearme 28 generierte Kraft reduziert, da die Haltearme 28 aufgrund des Längsschlitzes 40 eine gewisse Flexibilität aufweisen, um somit Toleranzen im Einbauzustand des Bürstenträgers 20 auszugleichen.
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Der soweit beschriebene Bürstenträger 20 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist es denkbar, anstelle von vier Haltearmen 28 eine andere Anzahl von Haltearmen 28, beispielsweise drei Haltearme 28, zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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