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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Kohleelement für eine Kommutierungseinrichtung eines Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kommutierungseinrichtung für einen Gleichstrommotor mit einem erfindungsgemäßen Kohleelement sowie einen Scheibenwischermotor mit einer derartigen Kommutierungseinrichtung.
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Ein Kohleelement für eine Kommutierungseinrichtung eines Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt. Insbesondere ist ein derartiges Kohleelement innerhalb eines sogenannten Kohleköchers aufgenommen und mittels Federkraft gegen den Kollektor des Elektromotors kraftbeaufschlagt. Der (Gleichstrom-)Elektromotor weist dabei üblicherweise entweder zwei oder aber vier Kohleelemente auf, die jeweils gleichzeitig an dem Kollektor anliegen. Weiterhin ist das Kohleelement mit einem beispielsweise aus einer Kupferlitze bestehenden Anschlusskabel mit einer Stromversorgung kontaktiert bzw. verbunden.
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Aus dem Stand der Technik ist es darüber hinaus bekannt, die dem Kollektor zugewandte Stirnfläche des Kohleelements derart auszubilden bzw. zu formen, dass diese beispielsweise mit einem Radius versehen ist, der dem Radius des Kollektors entspricht. Auch ist es bekannt, die Stirnfläche mit einer Schräge zu versehen, die über die gesamte Stirnfläche des Kohleelements verläuft. Die entsprechend geformten Stirnflächen des Kohleelements dienen beispielsweise dazu, den Einlaufvorgang zu beschleunigen, derart, dass das Kohleelement möglichst schnell bzw. mit großer Fläche an dem Kollektor anliegt, um den elektrischen Übergangswiderstand zu reduzieren.
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Weiterhin ist wesentlich, dass insbesondere aufgrund des Anschlusskabels, das an einer Seitenfläche des Kohleelements angeordnet ist, es ist in der Praxis nicht möglich ist, ein und dasselbe Kohleelement an verschiedenen Positionen bzw. für verschiedene Kohleköcher zu verwenden. Das bedeutet, dass für einen Elektromotor zumindest zwei unterschiedliche Kohleelemente erforderlich sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kohleelement für eine Kommutierungseinrichtung eines Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses dazu geeignet ist, an unterschiedliche Positionen bzw. für unterschiedliche Kohleköcher an einem Gleichstrommotor verwendet werden zu können. Insbesondere soll dadurch die Typenvielfalt von Kohleelementen verringert werden, wobei es gleichzeitig erwünscht ist, dass das Einlaufverhalten des Kohleelements weiterhin günstig ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kohleelement für eine Kommutierungseinrichtung eines Gleichstrommotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die dem Kollektor zugewandte Stirnfläche des Kohleelements derart auszubilden bzw. zu formen, dass das Kohleelement in unterschiedliche Einbaulagen, insbesondere in zwei um 180° zueinander versetzte Einbaulagen, angeordnet werden kann, ohne dass dadurch die elektrischen Eigenschaften des Kohleelements verändert werden oder ein elektrischer Anschluss des Kohleelements erschwert ist. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die betreffende, dem Kollektor zugewandte Stirnfläche des Kohleelements in Bezug zu einer senkrecht zu einer Mittelebene des Kohleelements verlaufenden Ebene zwei in einem Winkel angeordnete, ebene Teilflächen aufweist, wobei das Kohlelement in der Mittelebene seine größte axiale Erstreckung aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kohleelements für eine Kommutierungseinrichtung eines Gleichstrommotors sind in den Unteransprüchen angeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die beiden Teilflächen der Stirnfläche mit der Mittelebene abschließen bzw. sich in der Mittelebene treffen. Dadurch ergibt sich in Bezug auf die Stirnfläche beidseitig der Mittelebene beim Einlaufen ein gleichmäßiger Abtrag von Kohle, wobei durch die spitze Form im Bereich der Mittelebene, an der sich die beiden schräg angeordneten Teilflächen der Stirnfläche treffen, die höchste Flächenpressung auf das Kohleelement erzielbar ist. Auch ergeben sich bei einem Einsatz bei einem drehrichtungsumkehrbaren Elektromotor dadurch in beide Drehrichtungen dieselben Eigenschaften.
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Als bevorzugte Winkel bezüglich der Schrägstellung der beiden Teilflächen an der Stirnfläche haben sich Winkel zwischen 1° und 25° herausgestellt, wobei die Winkel der beiden Teilflächen in Bezug zur Mittelebene bzw. zu einer senkrecht zur Mittelebene verlaufenden Ebene gleich groß sein sollen.
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Um die dem Kollektor abgewandte Stirnfläche des Kohleelements zur Anlage für eine Druckfeder nutzen zu können, die das Kohleelement gegen den Kollektor drückt, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass das Kohleelement ein flexibles Kontaktkabel aufweist, wobei das Kontaktkabel im Bereich einer Seitenfläche des Kohleelements in Höhe der Mittelebene mit dem Kohleelement verbunden ist. Dadurch, dass das Kontaktkabel im Bereich der Mittelebene des Kohleelements mit diesem verbunden ist, wird die Möglichkeit geschaffen, eine zum Durchführen des Kontaktkabels verwendete Öffnung bzw. einen Schlitz im Bereich des Kohleköchers ebenfalls im Bereich der Mittelebene des Kohleelements auszubilden, wobei dieser durch die mittige Anordnung des Kontaktkabels eine besonders geringe Breite aufweisen muss.
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Um im Zusammenhang mit der angesprochenen Druckfeder, die das Kohleelement gegen den Kollektor drückt, eine resultierende Kraft auf das Kohleelement zu erzeugen, die exakt in der Mittelebene des Kohleelements verläuft, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die dem Kollektor abgewandte Stirnfläche des Kohleelements senkrecht zur Mittelebene des Kohleelements verläuft.
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Die Erfindung umfasst auch eine Kommutierungseinrichtung für einen Gleichstrommotor mit einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Kohleelement. Die Kommutierungseinrichtung weist darüber hinaus ein Kohleaufnahmeelement (Kohleköcher) zur formschlüssigen Aufnahme des Kohleelements auf, wobei das Kohleelement mit seiner Stirnfläche aus einer stirnseitigen Öffnung des Kohleaufnahmeelements herausragt.
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In Weiterbildung der Kommutierungseinrichtung ist es zur Führung bzw. Ausleitung des Kontaktkabels aus dem Kohleaufnahmeelement vorgesehen, dass das Kohleaufnahmeelement in Höhe der Mittelebene des Kohleelements auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Schlitz zur Führung des Kontaktkabels aufweist.
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Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Scheibenwischermotor unter Verwendung einer soweit beschriebenen Kommutierungseinrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Kohleelements.
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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 perspektivische Ansicht einer Kommutierungseinrichtung für einen Gleichstrommotor mit einem Kohleköcher und darin angeordnetem, erfindungsgemäßen Kohleelement in einer ersten Position des Kohleelements,
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2 die Kommutierungseinrichtung gemäß 1 in einer Position, bei der das Kohleelement gegenüber der Position in der 1 um 180° gedreht ist,
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3 eine Seitenansicht auf ein Kohleelement und
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4 und 5 jeweils in perspektivischer Ansicht, das Kohleelement gemäß 3 in unterschiedlichen Positionen.
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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 1 und 2 ist eine Kommutierungseinrichtung 100 als Bestandteil eines ansonsten nicht gezeigten, vorzugsweise drehrichtungsumkehrbaren Gleichstrommotors dargestellt, wie er insbesondere Verwendung in einem Scheibenwischermotor findet. Die Kommutierungseinrichtung 100 umfasst ein Kohleelement 10, das im Wesentlichen kubisch bzw. stiftförmig mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ausgebildet ist. Insbesondere weist das Kohleelement 10 entsprechend der Darstellung der 3 bis 5 eine erste Stirnfläche 11, eine zweite Stirnfläche 12, zwei gegenüberliegend angeordnete Seitenflächen 13, 14, eine Unterseite 15 sowie eine Oberseite 16 auf.
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Die Kanten zwischen den Seitenflächen 13, 14 und der Unterseite 15 bzw. der Oberseite 16 können darüber hinaus gerundet bzw. mit einer Fase 17 versehen sein.
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Die erste Stirnfläche 11 des Kohleelements 10, die dazu ausgebildet ist, an einem nicht dargestellten Kollektor des Gleichstrommotors anzuliegen, weist zwei Teilflächen 21, 22 auf, die jeweils eben ausgebildet sind. Wie insbesondere anhand der Darstellung der 3 erkennbar ist, weist das Kohleelement 10 darüber hinaus eine Mittelebene 23 auf, an der sich die beiden Teilflächen 21, 22 treffen. In Bezug zu einer senkrecht zur Mittelebene 23 verlaufenden Ebene 25 weisen die beiden Teilflächen 21, 22 jeweils einen Winkel α von vorzugsweise zwischen 1° und 25° auf.
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Wie insbesondere anhand der 4 und 5 erkennbar ist, schneiden sich die beiden Teilflächen 21, 22 im Bereich der Mittelebene 23 im Bereich einer Schnittlinie 26.
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An einer der beiden Seitenflächen 13, 14, im dargestellten Ausführungsbeispiel an der Seitenfläche 13, ist ein flexibles Kontaktkabel 30 mit dem Kohleelement 10 verbunden. Das Kontaktkabel 30 dient der elektrischen Kontaktierung des Kohleelements 10 und ist beispielsweise in Form einer Kupferlitze oder ähnliches ausgebildet, die ggf. mit einer (nicht dargestellten) Isolierung versehen ist. Wesentlich ist, dass das Kontaktkabel 30 im Bereich der Mittelebene 23 mit dem Kohleelement 10 verbunden ist, vorzugsweise in Richtung der der zweiten Stirnfläche 12 zugewandten Seite.
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Das soweit beschriebene Kohleelement 10 ist in einem in den 1 und 2 dargestellten Kohleaufnahmeelement 40 der Kommutierungseinrichtung 100 aufgenommen, das auch als Kohleköcher bezeichnet wird. Das Kohleaufnahmeelement 40 ist mittels zweier Fortsätze 41, 42, die an der Unterseite des Kohleaufnahmeelements 40 angeordnet sind, beispielsweise mit einer Kohlehalterplatte des Gleichstrommotors auf an sich bekannte Art und Weise verbunden. Das Kohleaufnahmeelement 40 weist einen ebenfalls rechteckigförmigen Aufnahmequerschnitt zur Aufnahme des Kohleelements 10 mit lediglich geringem Spiel auf, wobei das Kohleelement 10 auf der den Kollektor (nicht dargestellt) zugewandten Seite aus einer stirnseitigen Öffnung 43 des Kohleaufnahmeelements 40 herausragt. Wesentlich ist darüber hinaus, dass das Kohleaufnahmeelement 40 in Höhe der Mittelebene 23 des Kohleelements 10 an gegenüberliegenden Seiten 44, 45 des Kohleaufnahmeelements 40 jeweils einen Schlitz 46 zur Aufnahme des Kontaktkabels 30 aufweist. Der Schlitz 46 geht im dargestellten Ausführungsbeispiel von der Öffnung 43 aus und reicht in etwa bis zur Hälfte der axialen Erstreckung des Kohleaufnahmeelements 40.
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Wie anhand der Darstellung der 1 und 2 erkennbar ist, ist das Kohleelement 10 in Bezug zu einer Längsachse 48 um zwei, um 180° in Bezug zur Längsachse 48 unterschiedliche Positionen in das Kohleaufnahmeelement 40 einsetzbar, wobei das Kontaktkabel 30 entweder durch den Schlitz 46 an der einen Seite 44, oder aber durch den Schlitz 46 an der anderen Seite 45 des Kohleaufnahmeelements 40 herausragt.
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Das soweit beschriebene Kohleelement 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kohleelement
- 11
- Stirnfläche
- 12
- Stirnfläche
- 13
- Seitenfläche
- 14
- Seitenfläche
- 15
- Unterseite
- 16
- Oberseite
- 17
- Fase
- 21
- Teilfläche
- 22
- Teilfläche
- 23
- Mittelebene
- 25
- Ebene
- 26
- Schnittlinie
- 30
- Kontaktkabel
- 40
- Kohleaufnahmeelement
- 41
- Fortsatz
- 42
- Fortsatz
- 43
- Öffnung
- 44
- Seite
- 45
- Seite
- 46
- Schlitz
- 48
- Längsachse
- 100
- Kommutierungseinrichtung
- α
- Winkel
