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Die Erfindung betrifft einen Kommutatormotor eines Kraftfahrzeugs, der zweckmäßigerweise Bestandteil eines Antiblockiersystems ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Kommutator eines Elektromotors sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators eines Elektromotors.
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Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise Verstellteile, beispielsweise Seitenfenster und/oder ein Schiebedach, welche mittels jeweils eines Elektromotors geöffnet und geschlossen werden können. Eine weitere Anwendung eines derartigen Elektromotors ist innerhalb eines Antiblockiersystems. Auch weisen Sitze oder zumindest Teile hiervon, eine elektromotorische Verstellung auf. Das jeweilige Verstellteil wird mittels eines von dem Elektromotor angetriebenen Getriebes in Form insbesondere eines Schneckengetriebes mit einer (antriebsseitigen) Schnecke auf der Motorwelle und mit einem (abtriebsseitigen) Schneckenrad bewegt. Herkömmlicherweise ist das Getriebe in einem Getriebegehäuse angeordnet, an welches der Elektromotor über dessen Motorgehäuse (Poltopf) angeflanscht ist. Üblicherweise wird der Elektromotor an dessen Stirnseite am Getriebegehäuse befestigt, wobei ein Wellenzapfen, d. h. das den antriebsseitigen Getriebeteil (wellenendseitige Schnecke) tragende Wellenende der Motorwelle des Elektromotors in das Getriebegehäuses hineinragt.
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An der Stirnseite des Elektromotors befinden sich zudem Anschlusskontakte, die mit korrespondierenden im Getriebegehäuse angeordneten Gegenkontakten elektrisch verbunden werden. Die Anschlusskontakte sind in einem herkömmlicherweise aus Kunststoff hergestellten Bürstenhalter des Elektromotors formschlüssig angeordnet. Mit den Anschlusskontakten sind Bürsten des Bürstenhalters mittels Anschlusslitzen elektrisch kontaktiert. Die Bürsten werden mittels Sintern aus Kohlestaub hergestellt, wobei vor der Verpressung die jeweilige Anschlusslitze innerhalb der Pressform angeordnet wird. Bei dem anschließenden Herstellungsschritt wird die Anschlusslitze mit dem Kohlestaub unter Herstellung der Bürste verpresst, sodass die Anschlusslitze formschlüssig mit der Bürste verbunden ist.
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Die Bürsten sind um einen zentralen, eine Anzahl von Lamellen aufweisenden Kommutator angeordnet und liegen in korrespondierenden Köchern ein. Mittels an den Bürsten und an den Köchern befestigten Blattfedern werden die Bürsten gegen den Kommutator gepresst. Folglich stehen die Bürsten mit dem Kommutator in elektrischem Kontakt und bestreichen dessen Kommutatorlamellen während des Motorbetriebs. Während des Betriebs des Elektromotors werden die Bürsten im Zuge des Bestreichens des Kommutators aufgrund von Reibung abgetragen.
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Um den Verschleiß möglichst gering zu halten, werden die Kommutatorlamellen vor der ersten Inbetriebnahme mittels eines Abdrehwerkzeugs geglättet. Hierbei ist es jedoch nur möglich, lediglich einen bestimmten Abschnitt der Kommutatorlamellen zu bearbeiten, da an einem axialen Freiende jeder Lamelle ein Haken angeformt ist, mit dem elektrische Wicklungen des Elektromotors elektrisch kontaktiert sind und von diesem mechanisch gehalten werden. Infolgedessen ist die axiale Länge des Kommutators und folglich auch die des Elektromotors vergleichsweise groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonderen geeigneten Kommutatormotor sowie ein besonders geeignetes Verfahren zur Erstellung eines Kommutators eines Elektromotors als auch einen besonders geeigneten Kommutator eines Elektromotors anzugeben, wobei die axiale Länge des Kommutators insbesondere verkürzt, und wobei zweckmäßigerweise der Materialbedarf verringert ist.
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Hinsichtlich des Kommutatormotors wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Kommutators durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Kommutatormotor ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und treibt beispielsweise ein Verstellteil, wie eine Fensterscheibe, ein Schiebedach, einen Sitz, oder zumindest einen Bestandteil eines Sitzes an, wie eine Lehne oder dergleichen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kommutatormotor Bestandteil eines Antiblockiersystems, also eines automatischen Blockierverhinderers. Hierbei wird eine Pumpe zweckmäßigerweise mittels des Elektromotors angetrieben, mittels derer eine Bremsflüssigkeit aus einem Sammelbehälter in eine Bremsleitung gepumpt wird. In den Sammelbehälter wird hierbei die Bremsflüssigkeit zum Aufheben einer Blockierung eines Rades des Kraftfahrzeugs geleitet.
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Der Kommutatormotor weist einen Kommutator mit einer Anzahl von Lamellen auf, die auch als Kommutatorlamellen bezeichnet sind. Der Kommutatormotor ist folglich ein Elektromotor mit einem Kommutator. Der Kommutator ist beispielsweise an einer Welle des Kommutatormotors angebunden, an der insbesondere ein Blechpaket mit einer Anzahl von Wicklungen (Rotorwicklungen) befestigt ist. Hierbei ist jede Wicklung vorzugsweise mit zweien der Kommutatorlamellen elektrisch kontaktiert. Bei Betrieb des Kommutatormotors wird der Kommutator um eine Rotationsachse rotiert, und die Lamellen werden mittels mindestens zweier Bürsten bestrichen, die Bestandteil eines Bürstenhalters sind, der den Kommutator umfangsseitig umgibt. Infolgedessen werden die Wicklungen des Rotors in Abhängigkeit der jeweiligen Stellung bezüglich der Bürsten des Bürstenhalters bestromt. Die Bürsten sind zweckmäßigerweise aus Kohlenstaub gepresst.
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Die Lamellen sind insbesondere axial ausgerichtet und bilden vorzugsweise die äußere Mantelfläche des beispielsweise zylindrischen Kommutators. Die Kommutatorlamellen sind zweckmäßigerweise drehsymmetrisch, in konstantem Abstand zur Drehachse des Kommutatormotors verteilt. Die Kommutatorlamellen sind insbesondere gleichartig ausgestaltet. Mit anderen Worten weist der Kommutator lediglich eine einzige Art von Kommutatorlamellen auf, die zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind.
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Jede der Lamellen umfasst einen Anlagebereich und einen U-förmigen Haken. Mit anderen Worten weist jede Lamelle zumindest zwei separate Abschnitte auf, nämlich den Haken und den Anlagebereich. Folglich wird der Haken nicht mittels des Anlagebereichs gebildet. Insbesondere ist jede Lamelle einstückig, beispielsweise aus einem Blech, erstellt, so dass der Haken an dem Anlagebereich angeformt ist, beispielsweise mittels etwaiger Zwischenbereiche. Zweckmäßigerweise ist die Länge des Hakens geringer als die Länge des Anlagebereichs. Mittels des Anlagebereichs ist eine Lauffläche geschaffen, an der bei Betrieb die Bürsten des Kommutatormotors anliegen. Insbesondere wird der Anlagebereich zur Erstellung der Lauffläche abgeschliffen.
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Jeder Haken weist einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf, wobei der erste Schenkel bezüglich des zweiten Schenkels radial innenliegend ist. Mit anderen Worten weist der erste Schenkel jeder Lamelle einen geringeren Abstand zur Rotationsachse auf als der zweite Schenkel. Der erste Schenkel ist freiendseitig, also an dem der Verbindung mit dem zweiten Schenkel gegenüber liegenden Ende an dem Anlagebereich angebunden. Der erste Schenkel ist bezüglich des Anlagebereichs radial nach innen versetzt. Insbesondere weist der erste Schenkel im Bereich dessen innenliegender Oberfläche einen verringerten Abstand zur Rotationsachse auf, als die der Rotationsachse zugewandte Oberfläche des Anlagebereichs. Insbesondere liegt der zweite Schenkel im Montagezustand zumindest teilweise im Bereich dessen Freiendes an dem ersten Schenkel an.
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Folglich ist auch der Abstand des Freiendes des zweiten Schenkels zur Rotationsachse verringert, was zu einer verringerten radialen Ausdehnung des Kommutators führt. Auch ist auf diese Weise eine Bearbeitung der Lamellen vereinfacht, da eine etwaige Stufe zwischen dem Anlagebereich und dem auf den ersten Schenkel umgebogenen zweiten Schenkel verringert ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, ein Abdrehwerkzeug vergleichsweise nah an das Freiende des zweiten Schenkels heranzuführen, um die Lauffläche zu erstellen. Somit ist es ermöglicht, den Anlagebereich vergleichsweise klein auszugestalten, wobei die Lauffläche im Wesentlichen der Größe einer Lauffläche einer Kommutatorlamelle mit einem nicht versetzten ersten Schenkel entspricht. Somit ist die Baugröße des Kommutators verringert, wobei zudem Material eingespart ist. Alternativ hierzu ist es ermöglicht, die Lauffläche vergrößert auszugestalten, so dass die Bürsten vergleichsweise groß ausgestaltet werden können, was die Stromdichte innerhalb der Bürsten verringert. Auf diese Weise ist ein Verschleiß der Bürsten verringert. Auch ist bei Wahl eines geeigneten Abdrehwerkzeugs das Abreißen des auf diese Weise erstellten Spans stets sichergestellt, was eine Nachbearbeitung der Lamellen zur Erstellung einer planen Oberfläche vermeidet.
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Zwischen den beiden Schenkeln ist zweckmäßigerweise ein Wicklungsdraht jeweils zumindest einer der Rotorwicklungen angeordnet. Insbesondere ist der Wicklungsdraht kraftschlüssig zwischen den beiden Schenkeln gehalten. Vorzugsweise ist der Wicklungsdraht mit den beiden Schenkeln verschweißt. Hierbei befindet sich der Wicklungsdraht zweckmäßigerweise im Bereich der Verbindung zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel.
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Insbesondere ist der erste Schenkel axial angeordnet. Mit anderen Worten verläuft der erste Schenkel im Wesentlichen axial, was eine Erstellung vereinfacht. Zweckmäßigerweise ist der Anlagebereich axial angeordnet, also parallel zu Rotationsachse. Mit anderen Worten ist die Haupterstreckungsrichtung des Anlagebereichs axial, was die Bestromung vereinfacht, also zu einem vergleichsweise sicheren elektrischen Kontakt zwischen der etwaigen Bürste und jeder der Lamellen führt. Zweckmäßigerweise ist der erste Schenkel parallel zum Anlagebereich, was die Erstellung der Lamellen vereinfacht.
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Beispielsweise ist die radiale Dicke des Anlagebereichs gleich der radialen Dicke des ersten Schenkels. Mit anderen Worten sind die radiale Ausdehnung des Anlagebereichs und die radiale Ausdehnung des ersten Schenkels gleich. Insbesondere ist die radiale Dicke des ersten Anlagebereichs konstant und/oder die radiale Dicke des ersten Schenkels ist konstant. Auf diese Weise ist eine Erstellung der Kommutatorlamellen vereinfacht, da sie beispielsweise aus einem Blech mit konstanter Dicke gestanzt werden können. Insbesondere ist jede Lamelle ein Stanzbiegeteil. Zweckmäßigerweise ist der erste Schenkel um die radiale Dicke des Anlagebereichs nach innen versetzt. Mit anderen Worten liegen die radial äußere Oberfläche des ersten Schenkel und die radial innere Oberfläche des Anlagebereichs in einer Ebene. Sofern die Dicke des zweiten Schenkels gleich der Dicke des Anlagebereichs ist, fluchtet folglich die radial äußere Oberfläche des zweiten Schenkels mit der radial äußeren Oberfläche des Anlagebereichs, sodass jede Kommutatorlamelle eine im Wesentlichen plane radial äußere Oberfläche aufweist. In einer Alternative hierzu ist der erste Schenkel um mehr oder um weniger als die Dicke des Anlagebereichs radial nach innen versetzt.
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Zweckmäßigerweise ist der erste Schenkel mittels einer Stufe an dem Anlagebereich angeformt. Hierbei ist die Stufe beispielsweise mittels abgerundeten oder aber spitzen Kanten gebildet. Mit anderen Worten ist der Querschnitt der Kommutatorlamellen in axialer Richtung im Bereich des Übergangs zwischen dem Anlagebereich und dem ersten Schenkel S- bzw. Z-förmig ausgestaltet. Auf diese Weise ist der benötigte Platz zur Realisierung des Versetzens des ersten Schenkels radial nach innen vergleichsweise gering. Auch ist eine Erstellung der Kommutatorlamellen vereinfacht. Insbesondere ist jede Kommutatorlamelle als Stanzbiegeteil erstellt, wobei die Stufe nach dem Stanzen mittels Biegen erstellt wird. Insbesondere ist der erste Schenkel einstückig mit der Stufe und dem Anlagebereich.
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Zweckmäßigerweise fluchtet der zweite Schenkel freiendseitig mit dem Anlagebereich, so dass die Kommutatorlamelle eine im Wesentlichen plane radial äußere Oberfläche aufweist, mit Ausnahme eines etwaigen Spalts zwischen dem Freiende des zweiten Schenkels und dem Anlagebereich oder der Stufe, sofern diese vorhanden ist. Auf diese Weise ist der Platzbedarf in radialer Richtung vergleichsweise gering. Zudem ist es ermöglicht, die Lauffläche jeder Kommutatorlamelle im Wesentlichen entlang des vollständigen Anlagebereichs zu fertigen, was den Bauraum des Elektromotors verringert. Beispielsweise ist die radiale Dicke des Anlagebereichs größer als die radiale Dicke zumindest des Freiendes des zweiten Schenkels. Mit anderen Worten ist der zweite Schenkel beispielsweise freiendseitig in radialer Richtung verjüngt. Auf diese Weise ist der Materialbedarf verringert. Zudem ist es ermöglicht, einen fluchtenden Überhang zwischen dem Freiende des zweiten Schenkels und des Anlagebereichs zu realisieren, auch wenn der erste Schenkel nicht um die vollständige Dicke des Anlagebereichs radial nach innen versetzt ist. Beispielsweise ist die radiale Dicke des zweiten Schenkels konstant, oder aber die radiale Dicke ist in axialer Richtung variierend ausgestaltet, insbesondere stetig verlaufend. Zum Beispiel ist der erste Schenkel um die radial Dicke des zweiten Schenkels radial nach innen versetzt. Auch auf diese Weise ist es ermöglicht, eine im Wesentlichen plane radiale äußere Oberfläche jeder Kommutatorlamelle zu realisieren. Insbesondere ist die radial äußere Oberfläche jeder Kommutatorlamelle plan.
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Besonders bevorzugt ist das dem Haken zugewandte Ende des Anlagebereichs U-förmig ausgespart, wobei der Querschnitt des Anlagebereichs senkrecht zur radialen Richtung insbesondere U-förmig ausgestaltet ist. Geeigneterweise ist die Aussparung mittels Prägen erstellt. Innerhalb der Aussparung ist zweckmäßigerweise der erste Schenkel und/oder der zweite Schenkel teilweise angeordnet. Insbesondere befindet sich das jeweilige dem Anlagebereich zugewandte Freiende der beiden Schenkel innerhalb der Aussparung. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Hakenlänge zu vergrößern, wobei dennoch ein vergleichsweise großer Anlagebereich geschaffen ist. Da zumindest einer der Schenkel mittels des Anlagebereichs umgeben ist, ist hierbei der Haken stabilisiert, so dass bei einer Rotationsbewegung des Kommutators und einem Bestreichen der Kommutatorlamellen mittels der Bürsten ein Versatz und folglich ein Aufbiegen des Hakens vermieden ist.
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Zweckmäßigerweise umfasst der Kommutator eine Nabe, auf der die Lamellen umfangsseitig aufgebracht sind. Beispielsweise ist die Nabe aus einem Kunststoff erstellt. Insbesondere wird die Nabe mittels Kunststoffspritzen erstellt. Beispielsweise weist die Nabe zwei Körper auf, die zueinander axial versetzt sind. Mit anderen Worten umfasst die Nabe zwei axiale Körper. Hierbei weisen die beiden Körper unterschiedliche Beschaffenheiten auf. Insbesondere ist der Anlagebereich jeder Kommutatorlamelle an einem der beiden Körper und der Haken jeder Kommutatorlamelle an dem anderen Körper angebunden. Zweckmäßigerweise ist der axiale Körper, der in direktem mechanischem Kontakt mit den Haken ist, aus einem thermisch leitenden und elektrisch isolierendem Material erstellt. Auf diese Weise ist ein Verschweißen des Wickeldrahts mit dem jeweiligen Haken die vereinfacht. Insbesondere ist dieser Körper aus eloxiertem Aluminium erstellt. Beispielsweise ist der andere Körper aus einem thermisch und elektrisch isolierendem Material erstellt und vorzugsweise aus einem Kunststoff. Zweckmäßigerweise ist jeder axiale Körper im Wesentlichen hohlzylindrisch geformt, was eine Unwucht vermeidet.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Kommutators eines Elektromotors sieht vor, dass in einem ersten Arbeitsschritt eine Lamelle mit einem Anlagebereich, einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel erstellt wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise mittels Stanzen aus einem Blech, wobei nach Ausführung des Arbeitsschrittes beispielsweise der Anlagebereich, der erste Schenkel und/oder der zweite Schenkel parallel zueinander und in einer Ebene sind. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der erste Schenkel bezüglich des Anlagebereichs versetzt. Zweckmäßigerweise wird hierfür eine Stufe erstellt, und/oder der erste Schenkel mittels Prägen in eine Richtung versetzt, die im eingebauten Zustand einer radialen Richtung entspricht. Insbesondere ist die Richtung der Versetzung senkrecht zur Hauptrichtung des Anlagebereichs und/oder des zweiten Schenkels. In einem weiteren Arbeitsschritt, der beispielsweise nach, vor oder zeitgleich zur Versetzung des ersten Schenkels erfolgt, wird der zweite Schenkel zur Ausbildung eines U-förmigen Hakens auf den ersten Schenkel gebogen. Mit anderen Worten ist nach Ausführung des Arbeitsschrittes mittels des ersten und des zweiten Schenkels ein U-förmiger Haken erstellt. Beispielsweise wird vor Erstellung des U-förmigen Hakens ein Wicklungsdraht einer Rotorwicklung zwischen dem ersten und zweiten Schenkel angeordnet. Alternativ hierzu erfolgt die Erstellung des U-förmigen Hakens in zwei Schritten. Beispielsweise wird zunächst mittels des ersten und des zweiten Schenkels ein V-förmiger Haken erstellt und erst in einem folgenden Arbeitsschritt der Wickeldraht zwischen den beiden Schenkeln platziert. Nach Anordnung des Drahtes zwischen den beiden Schenkeln werden die beiden Schenkel zur Ausbildung des U-förmigen Hakens weiter aufeinander zu gebogen. Zweckmäßigerweise erfolgt hierbei nach Erstellung des V-förmigen Hakens ein Anbringen der Lamellen auf einer Nabe des Elektromotors, die beispielsweise mittels einer Pressmasse erstellt ist. Beispielsweise wird eine Anzahl von Lamellen innerhalb einer Form positioniert und diese Form in einem weiteren Schritt mittels der Pressmasse zur Erstellung der Nabe befüllt. Beispielsweise wird hierbei lediglich ein bestimmter Bereichs mit der Pressmasse befüllt, wohingegen ein anderer Bereich mittels eines weiteren axialen Körpers, beispielsweise aus eloxiertem Aluminium, befüllt wird. Nach Anbringung der Kommutatorlamellen auf der Nabe werden die Kommutatorlamellen zweckmäßigerweise mittels eines Abdrehwerkzeugs abgedreht, so dass eine im Wesentlichen plane Oberfläche erstellt ist. Insbesondere erfolgt das Abdrehen lediglich im Bereich des Anlagebereichs.
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Der Kommutator eines Elektromotors weist eine Anzahl von Lamellen auf, wobei jede Lamelle einen Anlagebereich und einen U-förmigen Haken mit einem radial inneren ersten Schenkel und einen radial äußeren zweiten Schenkel aufweist. Der erste Schenkel ist freiendseitig an dem Anlagebereich angebunden und zum Anlagebereich radial nach innen versetzt. Zur Herstellung wird geeigneterweise zunächst die Lamelle erstellt, wobei jede Lamelle den Anlagebereich, den ersten Schenkel und den zweiten Schenkel aufweist. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der erste Schenkel bezüglich des Anlagebereichs radial versetzt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird der zweite Schenkel zur Ausbildung des U-förmigen Hakens auf den ersten Schenkel gebogen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch ein Antiblockiersystem eines Kraftfahrzeugs mit einer elektromotorischen Pumpe,
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2 perspektivisch den Elektromotor,
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3 perspektivisch ausschnittsweise einen Rotor des Elektromotors mit einem Kommutator, der eine Anzahl von Lamellen aufweist,
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4 in einer axialen Schnittdarstellung den Kommutator,
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5a in einer Seitenansicht eine Lamelle vor Befestigung eines Wickeldrahts,
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5b die Lamelle gemäß 5a mit einem befestigten Wickeldraht,
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6 gemäß 5b eine weitere Ausführungsform der Lamelle,
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7a, 7b in einer Draufsicht bzw. Schnittdarstellung eine letzte Ausführungsform der Lamelle, und
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8 ein Verfahren zur Herstellung des Kommutators.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch vereinfacht ein Antiblockiersystem 2, auch als automatischer Blockierverhinderer bezeichnet, eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Antiblockiersystem 2 umfasst eine Steuereinheit 4, die mittels Steuerleitungen 6 mit einem ersten Ventil 8, einem zweiten Ventil 10 und einer elektromotorischen Pumpe 12 signaltechnisch gekoppelt ist. Das erste und das zweite Ventil 8, 10 sind in eine Bremsleitung 14 eines Bremssystems 16 eingebracht, wobei das erste Ventil 8 fluidtechnisch vor einem Bremskolben 18 und das zweite Ventil 10 hinter dem Bremskolben 18 positioniert ist. Bei Betrieb ist das erste Ventil 8 geöffnet, wohingegen das zweite Ventil 10 stromlos geschlossen ist.
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Sofern ein Bremspedal 20 betätigt wird, wird mittels der sich innerhalb der Bremsleitung 14 befindenden Bremsflüssigkeit ein hydraulischer Druck innerhalb des Bremskolbens 18 erstellt. Hierdurch wird eine auf eine Bremsscheibe wirkende Reibung zwischen einem nicht dargestellten Bremsklotz vergrößert, so dass ein Rad des Kraftfahrzeugs abgebremst wird. Falls der Bremsdruck zu hoch ist und das Rad infolgedessen blockiert, wird dies mittels nicht dargestellter Sensoren erfasst. Hieran anschließend wird das erste Ventil 8 geschlossen sowie das zweite Ventil derart betätigt, dass der auf den Bremskolben 18 wirkende hydraulische Druck verringert wird. Die austretende Bremsflüssigkeit wird mittels der in Betrieb gesetzten elektromotorischen Pumpe 12 in den Bereich zwischen dem ersten Ventil 8 und dem Bremspedal 12 gepumpt, wofür ein Elektromotor 22 ein Pumpenrad 24 antreibt.
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In 2 ist perspektivisch ausschnittsweise der als Kommutatormotor ausgestaltete Elektromotor 22 dargestellt. Der Elektromotor 22 umfasst ein topfförmiges Gehäuse 26, das aus einem Blech erstellt ist. Stirnseitig ist auf das Gehäuse 26 ein Bürstenhalter 28 aufgesetzt, durch den eine Welle 30 eines Rotors 32 ragt. An der Welle 30 ist freiendseitig eine Schnecke 34 angebracht, die mit einem nicht dargestellten Schneckenrad im Montagezustand und im Betrieb kämmt. Der Bürstenhalter 28 weist eine Anzahl von Anschlusskontakten 36 auf, mittels derer die Bestromung des Elektromotors 22 erfolgt. Hierfür wird die jeweilige Steuerleitung 6 auf die Anschlusskontakte 36 aufgesteckt und mittels der Steuereinheit 4 bestromt. Mit den Anschlusskontakten 36 sind zwei in Köchern angeordnete Bürsten 38 mittels Litzen 40 elektrisch kontaktiert.
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Die Bürsten 38 bestreichen hierbei einen zentral innerhalb des Bürstenhalters 28 angeordneten Kommutator 42, der in 3 dargestellt ist. Der Kommutator 42 weist eine Nabe 44 auf, die auf der Welle 30 befestigt ist. Umfangsseitig wird die Nabe 44 von einer Anzahl parallel zu einer Rotationsachse A, also in einer axialen Richtung 46 angeordneten Kommutatorlamellen 48 umgeben, die an der Nabe 44 angebunden sind. Jede Lamelle 48 weist einen Anlagebereich 50 und in axialer Richtung hierzu versetzt einen Haken 52 auf, die mittels eines Spalts 54 voneinander getrennt sind. An den Haken 52 schließt sich in axialer Richtung 46 ein Rotorblechpaket 56 mit einer Anzahl in axialer Richtung 46 übereinander gestapelter Bleche 58 an, die gegeneinander elektrisch isoliert und gleichartig aufgebaut sind. Das Rotorblechpaket 56 ist lediglich ausschnittsweise dargestellt und befindet sich im Montagezustand innerhalb des Gehäuses 26. Innerhalb des Rotorblechpakets 56 ist eine Anzahl von Nuten 60 gebildet, innerhalb derer im Montagezustand eine Anzahl von hier nicht dargestellten Rotorwindungen angeordnet sind. Diese sind aus einem Wickeldraht 62 erstellt (5b) und mit den Lamellen 48 elektrisch kontaktiert. Der Wickeldraht 62 ist ein lackierter Kupferdraht.
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In 4 ist in einer Schnittdarstellung parallel zur Rotationsachse A der Kommutator 42 dargestellt. Die Nabe 44 weist einen hohlzylindrischen ersten Körper 64 auf, der in einem Kunststoffspritzverfahren erstellt ist. An dem ersten Körper 64 ist der Anlagebereich 50 jeder Kommutatorlamelle 48 angebunden, wobei jeweils ein Widerhaken 66 von dem ersten Körper 64 formschlüssig umgeben ist. An den ersten Körper 64 schließt sich in axialer Richtung 46 ein ebenfalls ringförmig ausgestalteter zweiter Körper 68 an, wobei die Ausdehnung des zweiten Körpers 48 in einer radialen Richtung 70 geringer als die des ersten Körpers 64 ist. Der zweite Körper 68 ist aus einem eloxierten Aluminium erstellt und weist eine im Vergleich zum ersten Körper erhöhte Wärmeleitfähigkeit auf. An den ersten Körper 68 sind die Haken 52 der Lamellen 48 angebunden. Jeder Haken 52 weist einen radial inneren ersten Schenkel 72 und einen radial äußeren zweiten Schenkel 74 auf, der zur Erstellung des U-förmigen Hakens 52 auf den ersten Schenkel 72 umgebogen ist. Der erste Schenkel 72 ist an dessen Freiende 76 mittels einer Stufe 78 an dem Anlagebereich 50 angeformt. Folglich ist der Abstand des ersten Schenkels 72 zur Rotationsachse A im Vergleich zu dem Anlagebereich 50 verringert, wobei der jeweilige Abstand konstant ist. Mit anderen Worten sind der erste Schenkel 72 und der Anlagebereich 50 parallel zur Rotationsachse A angeordnet. Dahingegen fluchtet der zweite Schenkel 74, der einen größeren Abstand zur Rotationsachse A aufweist als der erste Schenkel 72 mit der radial äußeren Oberfläche des Anlagebereichs 50. Das Freiende des zweiten Schenkels 74 ist von dem Anlagebereich 50 beabstandet, so dass mittels der Stufe 78 der Spalt 54 gebildet ist.
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In 5a ist eine weitere Ausgestaltungsform einer der Kommutatorlamellen 48 in einer Seitenansicht dargestellt, die gemäß einem Verfahren 82 erstellt ist, das in 8 dargestellt ist. Die Ausgestaltungsform der Lamelle 48 unterscheidet sich hierbei im Vergleich zu der in 4 gezeigten Variante durch das Fehlen des Widerhakens 66. In einem ersten Arbeitsschritt 84 wird aus einem Blech die Lamelle 48 mit dem Anlagebereich 50, dem ersten Schenkel 72 und dem zweiten Schenkel 74 gestanzt, wobei sowohl der Anlagebereich 50, der erste Schenkel 72 und der zweite Schenkel 74 in einer Ebene liegen. Hierbei ist die Dicke d in radiale Richtung 70 konstant. Mit anderen Worten weist das Blech, aus dem jede Lamelle 48 erstellt wird, eine konstante Dicke d auf. In einem zweiten Arbeitsschritt 86 wird der erste Schenkel 72 bezüglich des Anlagebereichs 50 in radialer Richtung 70 um die Dicke d des Anlagebereichs 50 versetzt. Hierfür wird die Stufe 78 mittels Stanzen in die Lamelle 48 eingebracht, so dass der Querschnitt der Lamelle 48 im Wesentlichen Z-förmig ist. Ferner wird der zweite Schenkel 74 zur Ausbildung des Hakens 52 auf den ersten Schenkel 72 gebogen. Hierbei ist die Biegung derart, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 72, 74 ein 45°-Winkel gebildet ist. Mit anderen Worten ist der Haken 52 V-förmig, wie in 5a gezeigt. Die auf diese Weise teilweise erstellten Lamellen 48 werden an der Nabe 44 angebunden.
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In einem dritten Arbeitsschritt 88 wird der Wickeldraht 62 innerhalb des Hakens 52 positioniert, und in einem vierten Arbeitsschritt 90 der zweite Schenkel bis zur Anlage des Freiendes 80 an dem ersten Schenkel 72 gebogen, sodass der Wickeldraht 62 kraftschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 72, 74 gehalten ist. Infolgedessen weist die Lamelle 48 den nunmehr U-förmigen Haken 52 auf, wie in 5b gezeigt. In einem sich hieran anschließenden fünften Arbeitsschritt 92 wird der Wickeldraht 62 mit der jeweiligen Lamelle 48 verschweißt, wobei die Lamelle 48 und der jeweilige Wickeldraht 62 erhitzt werden. Aufgrund der Positionierung im Bereich des zweiten Körpers 68 wird hierbei die aufgebrachte Wärme vergleichsweise effizient geleitet, so dass lediglich ein geringer Strom für das Elektroschweißten benötigt wird.
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In einem sechsten Arbeitsschritt 94 wird jede Lamelle 48 an deren radialen Außenseite zur Erstellung einer Lauffläche 96 mit einem Abdrehwerkzeug 98 abgedreht, das in 6 dargestellt ist. Aufgrund des radialen Versatzes des zweiten Schenkels 74 ist es hierbei ermöglicht, das Abdrehwerkzeug 98 im Wesentlichen bis zu dem Haken 52 zu verfahren, so dass auch bei einem verkürzten Anlagebereich 50 eine in axialer Richtung 46 vergleichsweise große Lauffläche 96 erstellt ist.
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Die in 6 dargestellte Variante der Lamelle 48 unterscheidet sich von der in 5b gezeigten durch die Verringerung der Dicke des Freiendes 80 des zweiten Schenkels 74. Auf diese Weise fluchtet das Freiende 80 des zweiten Schenkels 74 auch bei einem Versatz des ersten Schenkels 72 in radialer Richtung 70, der geringer als die Dicke d des Anlagebereichs 50 ist.
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In 7a ist eine weitere Ausführungsform der Lamelle 48 in einer Draufsicht und in 7b in einer axialen Schnittdarstellung entlang der Linie VIIb gezeigt. Die Schnittdarstellung der Lamelle 48 unterscheidet sich von der in 5b gezeigten Ausführungsform nicht. Der Anlagebereich 50 weist an dem dem Haken zugewandten Ende eine Aussparung 100 auf, sodass dieses Ende des Anlagebereichs 50 in einer Draufsicht U-förmig ausgestaltet ist. Die Aussparung 100 ist mittels der Stufe 78 gebildet und mittels Prägen erstellt. Infolgedessen ist nach Erstellung des Hakens 52 das Freiende 80 des zweiten Schenkels 74 mittels der beiden zueinander parallelen Schenkel der U-Form des Anlagebereichs 50 umgeben, was das Freiende 80 stabilisiert. Zudem ist auf diese Weise die Hakenlänge vergrößert, also die Ausdehnung des Hakens 52 in axialer Richtung 46, was zu einer verbesserten Schweißverbindung zwischen dem ersten Schenkel 72, dem zweiten Schenkel 74 sowie dem Wickeldrahts 62 führt. Zudem ist der Bereich, der mittels der Bürsten 38 bestrichen werden kann, vergrößert.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Antiblockiersystem
- 4
- Steuereinheit
- 6
- Steuerleitung
- 8
- erstes Ventil
- 10
- zweites Ventil
- 12
- elektromotorische Pumpe
- 14
- Bremsleitung
- 16
- Bremssystem
- 18
- Bremskolben
- 20
- Bremspedal
- 22
- Elektromotor
- 24
- Pumpenrad
- 26
- Gehäuse
- 28
- Bürstenhalter
- 30
- Welle
- 32
- Rotor
- 34
- Schnecke
- 36
- Anschlusskontakt
- 38
- Bürste
- 40
- Litze
- 42
- Kommutator
- 44
- Nabe
- 46
- axiale Richtung
- 48
- Lamellen
- 50
- Anlagebereich
- 52
- Haken
- 54
- Spalt
- 56
- Rotorblechpaket
- 58
- Blech
- 60
- Nut
- 62
- Wickeldraht
- 64
- erster Körper
- 66
- Widerhaken
- 68
- zweiter Körper
- 70
- radiale Richtung
- 72
- erster Schenkel
- 74
- zweiter Schenkel
- 76
- Freiende erster Schenkel
- 78
- Stufe
- 80
- Freiende zweiter Schenkel
- 82
- Verfahren
- 84
- erster Arbeitsschritt
- 86
- zweiter Arbeitsschritt
- 88
- dritter Arbeitsschritt
- 90
- vierter Arbeitsschritt
- 92
- fünfter Arbeitsschritt
- 94
- sechster Arbeitsschritt
- 96
- Lauffläche
- 98
- Abdrehwerkzeug
- 100
- Aussparung
- A
- Rotationsachse
- d
- Dicke
