-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor, mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle und mit einer Kommutator-Einrichtung, die mehrere gehäuseseitig angeordnete Schleifkontaktelemente und einen an der Welle drehfest angeordneten Kollektor aufweist, wobei die Schleifkontaktelemente zur Kontaktierung des Kollektors auf einer Tragplatte gehalten sind, und wobei die Tragplatte durch mehrere Schwingungsdämpfer in oder an dem Gehäuse gehalten ist.
-
Elektromotoren der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Stromübertragung auf den in einem Stator rotierend gelagerten Anker sowie zur Stromwendung werden Kommutator-Einrichtungen genutzt, die einen ankerseitigen beziehungsweise wellenseitigen Kollektor und gehäuseseitig angeordnete Kohlebürsten als Schleifkontaktelemente aufweisen. Die Schleifkontaktelemente liegen dabei an einer Mantelfläche des rotierenden Kollektors an, welcher mehrere Kollektorlamellen aufweist. Die Kohlebürsten sind dabei in der Regel im Wesentlichen radial in Richtung auf den Kollektor zu vorgespannt gelagert, um den Schleifkontakt dauerhaft zu gewährleisten. Um Geräuschentwicklungen zu vermeiden, ist es darüber hinaus bekannt, die Kohlebürsten durch Schwingungsdämpfer an dem Gehäuse zu lagern. Entsprechende Elektromotoren werden beispielsweise durch die
DE 693 09 016 T2 oder durch die
DE 694 01 844 T2 offenbart. In beiden Druckschriften ist zur Schwingungsdämpfung vorgesehen, dass die Kohlebürste auf einer Tragplatte angeordnet sind, welche über Schwingungsdämpfer an dem Gehäuse beziehungsweise an einer durch das Gehäuse bereitgestellten Grundplatte gelagert ist. Die Kohlebürsten sind dabei auf der Tragplatte vorgespannt in Richtung des Kollektors gehalten.
-
Bei den bekannten Schwingungsdämpfern handelt es sich um Dämpferelemente, die entweder stiftförmige Auflagestellen für die Tragplatte oder komplexe Dämpferblöcke bilden. In beiden Fällen können die Schwingungsdämpfer nur kleine Schwingungen ausgleichen. Treten größere Schwingungen auf, können diese nicht mehr gedämpft werden und die Geräuschentwicklung steigt.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zu schaffen, der auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein verbessertes Geräuschverhalten gewährleistet.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser bietet den Vorteil, dass Schwingungen durch die Schwingungsdämpfer vorteilhaft kompensiert werden und dadurch das Geräuschverhalten des Elektromotors verbessert wird. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass wenigstens einer der Schwingungsdämpfer als elastisch verformbarer Federstreifen mit einem ersten und einem zweiten Ende ausgebildet ist, wobei das erste Ende an einem gehäusefesten Element, insbesondere an einem Gehäuseteil oder an einer an dem Gehäuse fest angeordneten Grundplatte oder -platine, und das zweite Ende an der Tragplatte gehalten ist. Durch die Ausbildung als Federstreifen ist der Schwingungsdämpfer zum einen besonders einfach herstellbar, und zum anderen belastbarer. Dadurch, dass der Federstreifen nur an seinen Enden gehäuseseitig beziehungsweise mit der Tragplatte verbunden ist, kann die gesamte Länge des Federstreifens federnd beziehungsweise dämpfend wirken, so dass auch große Schwingungen, insbesondere auch in Umfangsrichtung gesehen, aufgenommen beziehungsweise kompensiert werden können.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federstreifen mindestens zwei elastisch zueinander verlagerbare Federschenkel aufweist, die von jeweils einem Längsabschnitt des Federstreifens gebildet werden und zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen oder einen Winkel miteinander einschließen. Der Federstreifen weist somit zwei Federschenkel auf. Dadurch weist der Federstreifen eine von einer geraden Erstreckung abweichende Form auf. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Gesamtlänge des Federstreifens auf einem kurzen Bauraum realisierbar ist, wodurch trotz beengter Bauraumverhältnisse eine ausreichende Dämpfungswirkung erzielt werden kann. Einer der Federschenkel bildet dabei das erste Ende und der andere Federschenkel das zweite. Dabei sind die Federschenkel einstückig an den den Enden abgewandten Seiten miteinander verbunden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbindungsstelle elastisch verformbar ausgebildet ist, so dass die Federschenkel zueinander elastisch verlagerbar sind. Zusätzlich oder alternativ können auch die Federschenkel selbst elastisch verformbar ausgebildet sein, um die Dämpfungswirkung des Spannungsdämpfers zu maximieren.
-
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Federstreifen U-förmig, V-förmig oder W-förmig ausgebildet ist. Der U-förmige oder V-förmige Federstreifen weist entsprechend zwei Federschenkel auf, während der W-förmige Federstreifen vier miteinander verbundene Federschenkel aufweist. Durch die Anzahl der Federschenkel wird auf einfache Art und Weise die Dämpfungseigenschaft des Federstreifens eingestellt. Die V-förmige Ausbildung stellt eine besonders einfache Variante des Federstreifens dar, bei welcher insbesondere die Federschenkel selbst elastisch verformbar ausgebildet sind. Die U-förmige Variante erlaubt insbesondere eine elastische Verformung auch im Bereich zwischen den beiden Schenkeln. Grundsätzlich kann die Verbindung zwischen zwei aneinander liegenden Schenkeln spitz oder gerundet, beispielsweise U-förmig oder V-förmig ausgebildet sein. Dabei ergibt sich in der Wahl der Verbindung ein unterschiedliches Feder- beziehungsweise Dämpfungsverhalten.
-
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Federschenkel des Federstreifens im unbelasteten Zustand in einer gemeinsamen Ebene liegen. Dadurch wird gewährleistet, dass der Federstreifen aus der Ebene heraus in zwei Richtungen, insbesondere senkrecht zu der gemeinsamen Ebene verformbar beziehungsweise in zwei Richtungen gleichermaßen belastbar ist, um Schwingungen zu kompensieren beziehungsweise zu dämpfen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Schenkel in unterschiedlichen Ebenen liegen, um eine Vorspannung des Federstreifens in eine gewünschte Richtung zu gewährleisten.
-
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die gemeinsame Ebene des Federstreifens zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Traplatte ausgerichtet ist. Damit liegen die mindestens zwei Federschenkel des Federstreifens in einer Ebene senkrecht zur Tragplatte, so dass sie in der Ebene aufeinander zu oder voneinander weg verlagert werden können, wenn die Tragplatte Schwingungen erfährt, die in axialer Richtung beziehungsweise senkrecht zur Tragplatte erfolgen, oder aus der Ebene heraus, um Schwingungen, die in Umfangsrichtung der Tragplatte wirken, zu kompensieren. Insbesondere in Umfangsrichtung der Tragplatte können durch die vorteilhafte Ausrichtung des Federstreifens auch hohe Schwingungen kompensiert und gedämpft werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federstreifen, insbesondere durchgehend, einen zumindest im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, mit zwei einander gegenüberliegenden Randflächen und zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen, wobei die Seitenflächen größer als die Randflächen ausgebildet sind. Der Federstreifen weist somit eine im Vergleich zur Breite große Höhe auf. Dadurch ergeben sich große Seitenflächen des Federstreifens und schmale Randflächen. Dadurch wird erreicht, dass der Federstreifen bei einer Belastung der Seitenflächen leichter elastisch verformbar ist als bei einer Belastung der Randflächen. Dadurch kann über die Seitenflächen eine vorteilhafte Schwingungsdämpfung erreicht werden, während gleichzeitig der Federstreifen in eine Richtung senkrecht zu der Belastung der Seitenflächen verhältnismäßig steif und damit tragfähig ausgebildet ist. Insbesondere bei einer senkrechten Ausrichtung der genannten gemeinsamen Ebene zu der Tragplatte wird erreicht, dass die Tragplatte axial im Wesentlichen fest gehalten wird, während in Umfangsrichtung gesehen die Schwingungen kompensiert werden.
-
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tragplatte eine Aussparung zur Aufnahme des zweiten Endes des Federstreifens aufweist. Der Federstreifen kann somit durch einfaches Einstecken in die Aussparung an der Tragplatte arretiert beziehungsweise die Tragplatte an dem Federstreifen befestigt werden. Vorzugsweise bildet das zweite Ende des Federstreifens mit der Aufnahme eine Presspassung, die durch Reibschluss die Befestigung des Federstreifens mit der Tragplatte gewährleistet. Alternativ oder zusätzlich kann der Federstreifen in die Aussparung eingesteckt auch an der Tragplatte verschweißt, verklebt oder durch zusätzliche Hilfsmittel verspannt werden.
-
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Ende des Federstreifens an der Tragplatte formschlüssig arretiert ist. Durch die formschlüssige Arretierung wird der Vorteil erreicht, dass Tragplatte und Federstreifen dauerhaft miteinander verbunden sind und auch über eine hohe Lebensdauer hinweg Schwingungen sicher kompensieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Federstreifen mit dem zweiten Ende in der Aussparung formschlüssig arretiert ist. Besonders bevorzugt sind dazu Rastmittel vorgesehen, die ein Verrasten des Federstreifens in der Aussparung beim Einschieben in die Aussparung ermöglichen.
-
Besonders bevorzugt ist dazu vorgesehen, dass das zweite Ende des Federstreifens wenigstens eine Rastaussparung zur Aufnahme eines Randabschnitts der Tragplatte aufweist. Durch die elastische Verformbarkeit des Federstreifens kann dieser bei der Montage der Tragplatte in dem Gehäuse elastisch verformt werden. Durch das Vorsehen einer Rastaussparung kann die Tragplatte beispielsweise in die Rastaussparung unter elastischer Verformung des Federstreifens eingeklickt werden. Dadurch wird die Montage des Elektromotors vereinfacht und gleichzeitig eine sichere Verbindung zwischen Federstreifen und Tragplatte gewährleistet.
-
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Ende des Federstreifens einstückig mit der Tragplatte ausgebildet ist. Damit muss der Federstreifen nur noch an dem Gehäuse befestigt werden, wodurch auf eine Verbindungsstelle verzichtet werden kann. Dadurch können Montageaufwand und Herstellungskosten verringert werden. Besonders bevorzugt ist der Federstreifen aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Dadurch wird einerseits ein kostengünstiger Federstreifen beziehungsweise Schwingungsdämpfer zur Verfügung gestellt, der darüber hinaus eine elektrische Isolation zwischen der Tragplatte und dem Gehäuse bietet. Vorzugsweise ist die Tragplatte selbst ebenfalls aus Kunststoff gefertigt, um eine unerwünschte elektrische Verbindung zwischen den Schleifkontaktelemente zu verhindern.
-
Vorzugsweise weist das Gehäuse beziehungsweise das gehäusefeste Element eine Aussparung zur Aufnahme des ersten Endes des Federstreifens auf, die gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist.
-
Besonders bevorzugt sind alle Schwingungsdämpfer des Elektromotors wie oben stehend beschrieben ausgebildet. Dadurch wird eine sichere Arretierung und eine vorteilhafte Geräuschdämpfung gewährleistet.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
-
1 einen Elektromotor in einer perspektivischen Darstellung,
-
2 eine Tragplatte mit Schleifkontaktelementen auf einer Grundplatte eines Gehäuses des Elektromotors,
-
3 ein Schwingungsdämpfer des Elektromotors in einer vereinfachten Detailansicht,
-
4 eine Detailansicht des Elektromotors, und
-
5A und 5B unterschiedlich geformte Federstreifen des Elektromotors.
-
1 zeigt in einer Teilschnittdarstellung einen Elektromotor 1, der einen Anker beziehungsweise Rotor 2 aufweist, der in einem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist. In dem Gehäuse 3 ist außerdem ein Stator 4 angeordnet, der mit dem Rotor 2 zusammenwirkt, um eine mit dem Rotor drehfest verbundene Welle 5 anzutreiben.
-
Der Elektromotor 1 weist weiterhin eine Kommutator-Einrichtung 6 auf, die einen auf der Welle 5 drehfest angeordneten Kollektor 7 sowie mehrere um den Kollektor 7 gehäuseseitig verteilt angeordnete Schleifkontaktelemente 8, die als Kohlebürsten ausgebildet sind, aufweist. Die Schleifkontaktelemente 8 sind dabei vorgespannt in Richtung des Kollektors 7 auf einer Trägerplatte 9 gehalten, die eine Öffnung 10 aufweist, durch welche die Welle 5 mit dem Kollektor 7 hindurchgeführt ist. Die Schleifkontaktelement 8 sind dabei im Wesentlichen radial bezüglich des Kollektors 6 ausgerichtet und vorgespannt, so dass auch bei Auftreten von Verschleißerscheinungen an den Kohlebrüsten ein dauerhafter elektrischer Kontakt der Kohlebürsten zu den Lamellen des Kollektors 7 über eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
-
Die Tragplatte 9 ist durch mehrere Schwingungsdämpfer 11 an einer Grundplatte 12 des Gehäuses 3 gehalten. Die Grundplatte 12 ist fest mit dem Gehäuse 3 verbunden und insbesondere als Leiterplatte ausgebildet, auf welcher weite elektrische/elektronische Komponenten des Elektromotors 1, insbesondere der Kommutatoreinrichtung 6 angeordnet und miteinander beziehungsweise mit den Kohlebürsten elektrisch verschaltet sind.
-
2 zeigt eine Draufsicht auf die Grundplatte 12, auf welcher die Tragplatte 9 angeordnet ist. Die Grundplatte 12 weist eine der Öffnung 10 entsprechende Öffnung auf, durch welche die Welle 5 Aus dem Gehäuse 3 heraustreten kann, um außerhalb des Gehäuses 3 beispielsweise ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Die Grundplatte 12 ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Die Tragplatte 9 weist ebenfalls einen kreisringförmigen Grundabschnitt auf, von dem jedoch mehrere im Wesentlichen radial nach außen vorstehende Zungen 13 ausgehen, auf welchen die Schleifkontaktelemente 8 vorgespannt gelagert sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dabei drei Schleifkontaktelemente 8 vorgesehen, die auf entsprechend drei Zungen 13 der Tragplatte 9 liegen.
-
Zur Lagerung der Tragplatte 9 an der Grundplatte 12 sind die Schwingungsdämpfer 11 vorgesehen, die über den Umfang der Tragplatte 9 verteilt angeordnet sind. Vorliegend sind vier Schwingungsdämpfer 11 vorgesehen.
-
3 zeigt einen der Schwingungsdämpfer 11 in einer Detailansicht. In 3 ist der Schwingungsdämpfer 11 dabei in einer Seitenansicht dargestellt.
-
Der Schwingungsdämpfer 11 ist als Federstreifen 14 ausgebildet. Der Federstreifen 14 weist zwei Federschenkel 15, 16 auf, die im unbelasteten Zustand im Wesentliche parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene verlaufend angeordnet sind. Dazu ist der Federstreifen 14 insgesamt U-förmig ausgebildet, so dass ein gekrümmter Verbindungsabschnitt 17 des Federstreifens 14 die beiden Federschenkel 15, 16 einstückig miteinander verbindet. Durch die U-förmige Ausbildung des Federstreifens 14 sind die beiden Federschenkel 15, 16 elastisch zueinander verlagerbar. Der Federstreifen 14 weist einen durchgehenden Querschnitt auf, der im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, wie insbesondere in 1 ersichtlich. Dabei weist der Federstreifen einander gegenüberliegende Randflächen 18 sowie einander gegenüberliegende Seitenflächen 19 auf, wobei die Randflächen 18 im Vergleich zu den Seitenflächen 19 schmal ausgebildet sind. Darüber hinaus sind die Randflächen 18 abschnittsweise gekrümmt ausgebildet, um die U-Form des Federstreifens zu realisieren. Wie aus 1 und 2 ersichtlich, sind die Federstreifen 14 beziehungsweise die Schwingungsdämpfer 11 derart bezüglich der Tragplatte angeordnet, dass die gemeinsame Ebene der jeweiligen Federschenkel 15, 16, senkrecht zur Tragplatte beziehungsweise parallel zur Achse der Welle 5 ausgerichtet sind.
-
Jeder Federstreifen 14 weist ein erstes Ende 21 sowie ein zweites Ende 20 auf. Vorliegend ist das jeweils zweite Ende 20 an der Tragplatte 9 und das erste Ende 21 an der Grundplatte 12 befestigt. Die Tragplatte 9 weist dazu jeweils eine Aussparung 22 auf, in welche das zweite Ende 20 des Federstreifens 14 beziehungsweise des Federschenkels 16 einsteckbar ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 und 3 ist die Aussparung 22 dabei radial randoffen ausgebildet, so dass das zweite Ende 20 seitlich in die jeweilige Aussparung 22 einsteckbar ist. Das erste Ende 21 ist zweckmäßigerweise in eine Aussparung 23 der Grundplatte 12 eingesteckt gehalten. Die Aussparungen 22 und 23 sind zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass die Enden 20 und 21 formschlüssig darin gehalten sind. Gegebenenfalls sind die Endes des Federstreifens 14 in der jeweiligen Aussparung 22, 23 zusätzlich verklebt, verschweißt oder verklemmt gehalten.
-
Treten nun im Betrieb Schwingungen durch die Rotation des Kollektors 7 auf, so können diese von den Schleifkontaktelementen 8 auf die Tragplatte 9 übertragen und dort gedämpft durch die Schwingungsdämpfer 11 auf die Grundplatte 12 beziehungsweise das Gehäuse 3 übertragen werden. Die vorteilhafte, hier dargestellte Ausbildung der Schwingungsdämpfer 11 führt dazu, dass auch Schwingungen mit hoher Amplitude sicher gedämpft beziehungsweise kompensiert werden können. Durch die beschriebene Ausrichtung der Federstreifen 14 zu der Tragplatte 9, können insbesondere Schwingungen in Umfangsrichtung der Tragplatte 9, wie durch Pfeile dargestellt, aufgenommen und kompensiert werden.
-
Wenn gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schenkel 15 und 16 dabei im Wesentlichen senkrecht zur Tragplatte 9 beziehungsweise zur Grundplatte 12 ausgerichtet sind, ist es alternativ auch denkbar, die Federstreifen 14 derart auszurichten, dass seine Federschenkel 15, 16 parallel zur Grundplatte 12 und Tragplatte 9 ausgerichtet sind.
-
4 zeigt eine Detailansicht eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels des Federstreifens 14. Vorteilhafterweise weisen die Federstreifen 14 zumindest an dem zweiten Ende 20 eine Rastaussparung 24 auf, die zur Aufnahme eines Randabschnitts 25 der Tragplatte 9 ausgebildet ist. Die Rastaussparung 24 weist somit eine Höhe auf, die im Wesentlichen der Höhe der Tragplatte 9 entspricht. Bei der Montage kann somit die Tragplatte 9 einfach zwischen die Federschenkel 16 der Federstreifen 14 auf die Grundplatte 12 aufgeschoben werden, wodurch die Schenkel 16 zunächst zurückgedrängt werden, bis die Tragplatte 9 in die Rastaussparungen 24 einklickt beziehungsweise -rastet. Dadurch wird die Montage des Elektromotors 1 vereinfacht. Darüber hinaus wird dadurch eine formschlüssige Arretierung der Tragplatte 9 an den Federstreifen 14 gewährleistet, die die Tragplatte 9 auch in axialer Richtung (auf die Welle 5 bezogen) sichert.
-
5A und 5B zeigen alternative Ausführungsbeispiele des Federstreifens 14. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5A ist der Federstreifen 14 V-förmig ausgebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5B W-förmig beziehungsweise M-förmig. In beiden Fällen können die außenliegenden Federschenkel 15, 16 elastisch zueinander, insbesondere in Umfangsrichtung der Tragplatte 9 gesehen, verlagert werden. Die zusätzlichen inneren Federschenkel 26 der M- oder W-förmigen Ausbildung von 5B erhöhen die Verformbarkeit des Federstreifens 14. Je nachdem, welche Anforderungen an die Dämpfung gesetzt werden, können somit durch unterschiedliche Geometrien des Federstreifens 14 unterschiedliche Dämpfungswerte erreicht werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 69309016 T2 [0002]
- DE 69401844 T2 [0002]
