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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Bürstenhaltereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Bürstenhaltereinrichtung.
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Eine Bürstenhaltereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Stand der Technik bereits allgemein bekannt, wobei beispielhaft auf die
DE 27 24 754 A1 verwiesen wird. Eine derartige Bürstenhaltereinrichtung ist Bestandteil einer Kommutatoreinrichtung bei einem Elektromotor und dient dazu, den Strom über Kohlebürsten zu den Wicklungen eines Ankers zu führen. Eine derartige Bürstenhaltereinrichtung weist zwei, in jeweils einer Führungshülse angeordnete Kohlebürsten auf, die mit einer Stirnseite unter Beaufschlagung einer Federkraft gegen den Kommutator gedrückt werden. Zur elektrischen Kontaktierung der Kohlebürsten dienen (flexible) Litzen, deren Lage sich aufgrund des Verschleißes der Kohlebürste über die Lebensdauer ändert. Bei der Dimensionierung der Länge der Litze wird dabei zum einen ein möglicher Verschleiß der Kohlebürste über die Lebensdauer des Elektromotors berücksichtigt, zum anderen soll die Länge möglichst kurz sein, damit die Litze nicht undefinierte Positionen in ggf. lose angeordneten Bereichen einnehmen kann, und zuletzt soll eine problemlose Montage der Litze ermöglicht werden. Aufgrund der oben beschriebenen Problematik bei der Auslegung der Länge der Litze wirken in der Regel undefinierte Kräfte auf die Litze, die, je nach Position der Kohlebürste in der Führungshülse, unterschiedliche Kräfte auf die Kohlebürste erzeugen. Derartige, von Fertigungstoleranzen der Litze und der Lebensdauer des Elektromotors variable Kräfte auf die Litze sind aus Gründen der Betriebssicherheit unerwünscht. Insbesondere kann dadurch ggf. die Position der Kohlebürste in der Führungshülse in unerwünschter Weise beeinflusst bzw. verändert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenhaltereinrichtung für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass zum einen definierte Kräfte an der Litze ausgebildet werden, und dass zum anderen diese definierten Kräfte gleichzeitig als Bestandteil einer Führungskraft für die Kohlenbürste in der Führungshülse genutzt werden können, derart, dass die Führungskraft ebenfalls hinsichtlich ihrer Höhe und Richtung definiert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Bürstenhaltereinrichtung für einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Litze mittels einer Spanneinrichtung zumindest mittelbar kraftbeaufschlagt ist, wobei die Spanneinrichtung zum Erzeugen einer auf die Kohlebürste wirkenden Zugkraft ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es, dass auf die Litze sowie die Kohlebürste stets Zugkräfte wirken, deren Größe mittels der Spanneinrichtung definierbar bzw. einstellbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bürstenhaltereinrichtung für einen Elektromotor sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um eine Überlagerung bzw. Beeinflussung zwischen der auf die Kohlebürste durch die Spanneinrichtung erzeugten Zugkraft einerseits, und die durch das erste Federelement in Richtung des Kollektors auf die Kohlebürste wirkenden anderen Kraft andererseits zu vermeiden, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Wirklinie der Zugkraft auf die Litze zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Wirklinie des ersten Federelements angeordnet ist. Das bedeutet, dass die von dem ersten Federelement auf die Kohlebürste erzeugte Andrückkraft auf den Kollektor von der auf die Litze wirkenden Zugkraft zumindest nahezu unbeeinflusst ist.
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In konstruktiver Ausgestaltung zur Erzeugung der senkrecht zueinander angeordneten Wirklinien der Spanneinrichtung und des ersten Federelements wird vorgeschlagen, dass das erste Federelement auf die dem Kollektor abgewandte Stirnseite der Kohlebürste wirkt, und dass die Litze in einer zwischen den beiden Stirnseiten der Kohlebürste angeordneten Seitenfläche an der Kohlebürste befestigt ist.
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Um insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr des Elektromotors zu vermeiden, dass die Kohlebürste innerhalb der Führungshülse verkippt und dadurch ggf. Geräusche verursacht bzw. mechanisch zu stark beansprucht wird, ist es in einer weiteren, besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Litze die Kohlebürste gegen zwei Führungsflächen der Führungshülse kraftbeaufschlagt, derart, dass die Kohlebürste an den zwei Führungsflächen anliegt, und dass die beiden Führungsflächen in einem schrägen Winkel zur Drehrichtung des Kollektors angeordnet sind. Eine derartige Anordnung bewirkt, dass die Kohlebürste durch die Litze gegen die beiden Führungsflächen gedrückt bzw. gezogen wird, sodass diese stets an der Kohlebürste anliegen, insbesondere auch beim Umschalten der Drehrichtung des Elektromotors.
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In weiterer, konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Führungshülse und die Kohlebürste jeweils einen rechteckigen, vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt aufweisen, dass die Führungshülse in einem der Spanneinrichtung zugewandten Eckbereich eine Ausnehmung, vorzugsweise in Form eines Längsschlitzes, zur Durchführung der Litze aufweist, und dass die Litze im Bereich einer Seitenkante der Kohlebürste befestigt ist, wobei die Seitenkante vorzugsweise als Abflachung ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung bewirkt insbesondere, dass der Anbindungsbereich der Litze an der Kohlebürste mit Abstand bzw. Spiel zur Führungshülse geführt ist, und dadurch keine zusätzlichen Kräfte bei der Bewegung der Kohlebürste in der Führungshülse verursacht werden können.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung der Spanneinrichtung wird vorgeschlagen, dass diese ein als Druckfeder ausgebildetes zweites Federelement aufweist, in dessen Querschnitt die Litze angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass die Litze stets innerhalb des zweiten Federelements bzw. der Druckfeder geführt ist und somit einen definierten Bauraum einnimmt, sodass insbesondere außerhalb des zweiten Federelements angeordnete andere Bauteile nicht in Kontakt mit der Litze gelangen können. Darüber hinaus lässt sich auf diese Art und Weise die Richtung der Zugkraft der Litze einfach definieren, da diese insbesondere mit der Längsachse des Federelements zusammenfällt.
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In weiterer konstruktiver Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass sich die Druckfeder mit ihrer einen Stirnseite zumindest mittelbar gegen die Führungshülse, und mit ihrer anderen Stirnseite gegen ein einen veränderlichen Abstand zur Führungshülse einnehmbares Abstützelement abstützt.
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Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass die Litze am Abstützelement fixiert ist. Eine derartige Fixierung der Litze kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder durch eine Klemmverbindung erfolgen.
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Um auf besonders einfache Art und Weise das Abstützelement mit einem zur Führungshülse veränderbaren Abstand auszustatten, kann es vorgesehen sein, dass das Abstützelement als Biegeelement ausgebildet ist. Im einfachsten Fall besteht es somit aus einem (mechanischen) Biegebalken, dessen dem zweiten Federelement abgewandter Bereich eingespannt ist.
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Bevorzugt findet die erfindungsgemäße Bürstenhaltereinrichtung beim einem reversierbaren Elektromotor Verwendung, der insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug dient. Ein derartiger Komfortantrieb ist dabei insbesondere als Fensterheberantrieb, Schiebedachantrieb oder Ähnliches ausgebildet.
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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 eine vereinfachte Seitenansicht auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Bürstenhaltereinrichtung für einen Elektromotor und
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2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1.
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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 den Figuren ist eine erfindungsgemäße Bürstenhaltereinrichtung 10 für einen lediglich ausschnittsweise dargestellten Elektromotor 100 dargestellt. Bei dem Elektromotor 100 handelt es sich vorzugsweise um einen reversierbaren Elektromotor 100, der Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Fensterheberantrieb, einem Schiebedachverstellantrieb, einem Sitzverstellantrieb oder Ähnlichem ist.
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Die Bürstenhaltereinrichtung 10 weist einen lediglich in der 2 erkennbaren Bürstenträger 11 auf, an dem, abhängig von der Polzahl des Elektromotors 100, beispielsweise zwei Führungshülsen 12 zur Aufnahme bzw. Führung von Kohlebürsten 13 angeordnet sind, wobei in den Figuren lediglich eine Führungshülse 12 dargestellt ist. Entsprechend der Darstellung der 2 weist sowohl die Führungshülse 12 als auch die Kohlebürste 13 jeweils einen quadratischen Querschnitt auf, wobei der Querschnitt der Kohlebürste 13 etwas kleiner ist als der Innenquerschnitt der Führungshülse 12. In bekannter Art und Weise drückt die eine Stirnseite 14 der Kohlebürste 13 gegen einen lediglich bereichsweise dargestellten Kollektor 15 des Elektromotors 100. Das Andrücken der Stirnseite 14 gegen den Kollektor 15 wird durch ein erstes Federelement 17 verursacht, das entweder am Bürstenträger 11 oder an der Führungshülse 12 befestigt, gegen die andere Stirnseite 18 der Kohlebürste 13 drückt. Die Kraftbeaufschlagung durch das Federelement 17 erfolgt dabei entlang einer Wirklinie 19, die vorzugsweise durch den Flächenschwerpunkt der Kohlebürste 13 geht.
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Aus einer Zusammenschau der 1 und 2 ist erkennbar, dass die Kohlebürste 13 mit zwei Seitenflächen 21, 22 an zwei Führungsflächen 23, 24 der Führungshülse 12 anliegt. Ferner ist erkennbar, dass die beiden Führungsflächen 23, 24, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, in einem schrägen Winkel α von vorzugsweise jeweils 45° in Bezug zur durch den Doppelpfeil 25 bezeichneten Drehrichtungen des Kollektors 15 angeordnet sind.
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Zumindest über einen Teilbereich der Länge der Führungshülse 12 weist diese in einem Eckbereich einen Durchbruch bzw. Schlitz 26 auf. Der Schlitz 26 dient der Durchführung einer mit der Kohlebürste 13 verbundenen, flexiblen Litze 28. Die Litze 28 ist in bekannter Art und Weise mit der Kohlebürste 13 verbunden, insbesondere ist die Litze 28 mit ihrem der Kohlebürste 13 zugewandten Endbereich in der Kohlebürste 13 an einer Abflachung einer Seitenkante der Kohlebürste 13 eingepresst.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mittels einer Spanneinrichtung 30 auf die Litze 28 eine Zugkraft FL erzeugbar ist, die auf die Kohlebürste 13 wirkt. Insbesondere verläuft die Richtung bzw. Wirklinie 31 der Zugkraft FL senkrecht zur Wirklinie 18 des ersten Federelements 17, wie dies insbesondere anhand der 1 erkennbar ist. Die Spanneinrichtung 30 umfasst ein zweites Federelement 32 in Form einer Druckfeder 33, innerhalb deren Querschnitt die Litze 28 angeordnet ist. Insbesondere ist die Litze 28 in einem mittleren Bereich innerhalb des Querschnitts der Druckfeder 33 angeordnet. Das eine stirnseitige Ende der Druckfeder 33 stützt sich gegen die Führungshülse 12 ab, während das andere stirnseitige Ende der Druckfeder 33 sich gegen ein Abstützelement 36 stützt, das elastisch ausgebildet ist, insbesondere in Form eines mechanischen Biegebalkens. Hierzu ist das Abstützelement 36 auf der der Druckfeder 33 abgewandten Seite beispielsweise an einem ortsfest angeordneten Element 37 eingespannt. Dadurch ist es möglich, dass das Abstützelement 36 im Bereich der Druckfeder 33 in Richtung des Doppelpfeils 38, abhängig von der Höhe der von der Druckfeder 33 erzeugten Kraft, auslenkbar ist.
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Zur Erzeugung der Zugkraft FL ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Litze 28 an dem Abstützelement 36 fixiert ist. Dies erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich einer Durchtrittsöffnung 39 des Abstützelements 36, durch die die Litze 28 hindurchgeführt ist. Die Litze 28 ist im Bereich der Durchführöffnung 39 beispielsweise durch eine Klemm- oder Schweißverbindung mit dem Abstützelement 36 verbunden. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Länge der Litze 28 zwischen dem Abstützelement 36 und ihrer Anbindungsstelle an der Kohlebürste 13 in Verbindung mit einer entsprechenden Dimensionierung der Druckfeder 33 erzeugt die Litze 28 die definierte Zugkraft FL auf die Kohlebürste 13, die die Kohlebürste 13 mit ihren beiden Seitenflächen 21, 22 gegen die Führungsflächen 23, 24 der Führungshülse 12 zieht.
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Die soweit beschriebene Bürstenhaltereinrichtung 10 bzw. die Spanneinrichtung 30 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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