-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenträger-Bauteil und eine elektrische Maschine aufweisend ein solches Bürstenträger-Bauteil.
-
Aus dem Stand der Technik sind Elektromotor-Antriebe bekannt, die beispielsweise zum Antrieb von Sitzverstellern, Fensterhebern und/oder Scheibenwischern in Kraftfahrzeugen dienen können. Diese Elektromotor-Antriebe haben einen in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor, der in Wirkverbindung mit einem in einem Getriebegehäuse angeordneten Getriebe steht, wobei das Motorgehäuse und das Getriebegehäuse aneinander befestigt sind, z. B. miteinander verschraubt oder vernietet sind.
-
Mit der
DE 10 2005 057 395 A1 ist ein Bürstenträger-Bauteil eines Elektromotors bekannt geworden, das auf einer Leiterplatine angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung des Kommutators sind Hammerbürsten im Bürstenträger-Bauteil befestigt. Dabei weisen die Bürstenarme der Hammerbürsten eine näherungsweise rechtwinklige Abknickung auf, an deren ersten freien Schenkel die Kohlebürste befestigt ist. Der andere, zweite Schenkel bildet ein Befestigungselement, das in eine Schiene des Bürstenträger-Bauteils eingeschoben wird. Zur Fixierung der Hammerbürsten sind diese mit dem zweiten Schenkel am Bürstenträger-Bauteil befestigt ist. Am zweiten Schenkel, der als Befestigungselement ausgebildet ist, sind Rasthaken ausgebildet, die sich in der Schiene verkrallen. Des Weiteren sind unmittelbar am zweiten Schenkel elektrische Kontaktpins angeformt, die durch Nuten in dem Bürstenträger-Bauteil hindurch in entsprechende Pin-Aufnahmen in der Leiterplatte eingreifen und beispielsweise mit dieser verlötet sind.
-
Bei solch einer Ausführung sind die Hammerbürsten zusätzlich zu den Rasthaken über die Lötverbindung der elektrischen Pins in der Leiterplatte mechanisch gesichert. Für die Ausführung eines Bürstenträger-Bauteils, das nicht auf einer Leiterplatte befestigt ist, sondern direkt in das Gehäuse des Elektromotors eingesetzt ist, soll nun die elektrische Kontaktierung der Hammerbürsten von der mechanischen Befestigung der Bürstenhalter im Bürstenträger-Bauteil entkoppelt werden. Dadurch soll das Bürstenträger-Bauteil in einem modularen Motor-Baukasten immer als Standard-Bauteil ausgebildet sein und nur das Steckermodul mit den entsprechenden Elektronikkomponenten den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Die elektrische Kontaktierung der Hammerbürsten findet dabei erst bei der Verbindung mit dem Steckermodul statt, so dass der Bürstenhalter nicht mehr über die Ausbildung der stoffschlüssigen elektrischen Kontaktierung mechanisch im Bürstenträger-Bauteil gesichert werden kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Bürstenträger-Bauteil und die elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, das durch das Anformen einer Befestigungslasche am Bürstenhalter die Hammerbürste zuverlässig im Bürstenträger-Bauteil gesichert werden kann - unabhängig von der elektrischen Kontaktierung der Hammerbürste. Dazu ist im Bürstenhalter-Bauteil ein Durchbruch ausgebildet, durch den hindurch die Befestigungslasche gesteckt und formschlüssig umgebogen werden kann. Um den Kraftaufwand beim Umbiegen der Befestigungslasche zu verringern, und die Flexibilität der Befestigungslasche zu erhöhen, ist im Biegebereich der Befestigungslasche eine Freisparung ausgeformt. Durch dieses fehlende Material verringert sich der Querschnitt der Biegelasche im Biegebereich, so dass dieser leicht umgebogen werden kann und an die Kontur des Bürstenträger-Bauteils angelegt werden kann, um einen zuverlässigen Formschluss zu bilden.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Besonders vorteilhaft ist die Freisparung als Langloch ausgebildet, das sich entlang der Längsrichtung der Befestigungslasche erstreckt. Dadurch ist die bessere Biegbarkeit der Befestigungslasche über dessen gesamten Biegebereich gewährleistet. Dadurch kann sich die Biegelasche flexibel an die Geometrie des Durchbruchs und der sich daran anschließenden Oberfläche des Bürstenträger-Bauteils anpassen. Das Langloch kann dabei näherungsweise eine eckige Grundfläche aufweisen oder mit abgerundeten Ecken ausgebildet sein. Es ist bevorzugt rechteckig oder oval ausgebildet.
-
Der Durchbruch im Bürstenträger-Bauteil erstreckt sich bevorzugt in Axialrichtung parallel zur Rotorwelle. Dadurch wird die Befestigungslasche vor deren Umformung ebenfalls axial in den Durchbruch eingesteckt und an der gegenüberliegenden Oberfläche des Bürstenträger-Bauteils entlang dieser Oberfläche umgebogen.
-
In einer bevorzugten Ausführung wird die Befestigungslasche in dem Biegebereich um näherungsweise 90° umgebogen, da sich die Basisplatte des Bürstenträger-Bauteils bevorzugt etwa rechtwinklig zur Rotorwelle erstreckt. Durch die Variation der Oberfläche des Bürstenträger-Bauteils unmittelbar um den Durchbruch herum kann der Biegewinkel jedoch von 90° abweichen und beispielweise auch im Bereich von 80° bis 100° liegen. Wesentlich ist, dass ein sicherer Formschluss ausgebildet wird, der verhindert, dass die Befestigungslasche axial durch den Durchbruch zurück rutschen kann.
-
Besonders günstig ist die Freisparung in der Befestigungslasche als Durchgangsöffnung ausgebildet, die beispielsweise aus dem Blech der Befestigungslasche ausgeschnitten ist. Durch die Ausbildung der Durchgangsöffnung als eine Art Öse bleibt beidseitig der Freisparung ein dünner Biegesteg stehen, an dem die Befestigungslasche leicht plastisch umgebogen werden kann. Die beiden dünnen Biegestege lassen sich dabei mit geringer Kraft einfach an die Oberfläche des Bürstenträger-Bauteils anformen, so dass ein zuverlässiger Formschluss entsteht. Durch die Wahl der Breite der Freisparung kann der Materialquerschnitt der Befestigungslasche um den gewünschten Betrag reduziert werden. Dabei bleibt die Gesamtbreite der Befestigungslasche für eine sichere mechanische Anlagefläche am Bürstenträger-Bauteil erhalten.
-
Fertigungstechnisch kann eine solche Befestigungslasche mit ausgeschnittener Freisparung sehr einfach als Stanzteil ausgebildet werden, dass bevorzugt einstückig mit dem Kontaktelement des Bürstenhalters ausgeformt ist. Dabei kann in einem Arbeitsgang beispielweise aus einem Kupferblech das Kontaktelement mit der Befestigungslasche und einer angeformten Kontaktlasche hergestellt werden. Dabei ist die Kontaktlasche besonders vorteilhaft axial gegenüberliegend zur Befestigungslasche am Kontaktelement angeformt. Durch die Verwendung eines Kupferblechs als Ausgangsmaterial ist einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit der Kontaktlasche gewährleistet, und andererseits eine gute plastische Formbarkeit der Befestigungslasche. An der Kontaktlasche ist bevorzugt eine Gabelaufnahme ausgestanzt, in die ein elektrischer Draht zur Kontaktierung der Hammerbürste eingelegt werden kann. Alternativ kann die Kontaktlasche aber auch einen flächigen Schweiß- oder Lötkontakt zur Anbindung an einen beliebigen elektrischen Leiter aufweisen - oder alternativ mit einer Schneid-Klemm-Verbindung verbunden werden.
-
Besonders günstig kann der Federarm mittels einer Nietverbindung mit dem Kontaktelement verbunden sein, da dadurch keine weiteren Verbindungselemente notwendig sind. Bevorzugt sind am Kontaktelement einstückig Nietstifte ausgeformt, die sich quer zur Kontaktfläche erstrecken. Diese Nietstifte greifen in entsprechende Durchgangslöcher in der Befestigungsfläche des Federarms und sind an ihrem freien Ende zu einem Nietkopf umgeformt. Beispielsweise sind zwei solcher Nietstifte in Axialrichtung übereinander angeordnet, so dass deren Verbindungslinie insbesondere näherungsweise parallel verläuft zur Kante des Kontaktelements. Im Bereich der Nietstifte ist somit die Befestigungsfläche vibrationsfest mit dem Kontaktelement verbunden. Im Bereich um die Nietstifte herum ist es jedoch möglich, dass die Kontaktfläche in gewissen Grenzen Schwingungen gegenüber der Kontaktfläche des Kontaktelements ausführen kann. Dadurch kann die Übertragung von Vibrationen der Bürstenkohle über den Federarm auf das Bürstenhalter-Bauteil verringert werden.
-
In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist die Kontaktlasche symmetrisch zur Befestigungslasche ausgebildet. Das bedeutet, dass das ganze Kontaktelement bezüglich der Axialrichtung symmetrisch ausgebildet ist. Dabei kann insbesondere die flächig ausgebildete Befestigungslasche als flächiger Schweiß- oder Lötkontakt zur elektrischen Kontaktierung des Bürstenhalters verwendet werden. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass keine zwei unterschiedlichen Bürstenhalter im Bürstenträger-Bauteil verbaut werden müssen, sondern dass ein einziger Typ von Bürstenhalter für unterschiedliche Aufnahmen im Bürstenträger-Bauteil verwendet werden kann. Da die Kontaktlasche identisch zur Befestigungslasche ausgebildet ist, spielt es keine Rolle mit welcher der beiden Laschen der Bürstenhalter in den Durchbruch im Bürstenträger-Bauteil eingesteckt wird. Werden bei dieser Ausführung in der Befestigungslasche und in der Kontaktlasche die Freisparung ausgestanzt, ist an den freien Enden der beiden Laschen noch eine genügend große ebene Fläche ausgebildet, um daran zuverlässige Schweiß- oder Lötverbindung zur elektrischen Kontaktierung der Hammerbürste auszubilden. An eine solche Schweißfläche kann entweder ein elektrischer Anschlussdraht beispielsweise einer Entstördrossel oder ein gestanztes Leiterelement verschweißt oder verlötet werden.
-
Bevorzugt weist das Bürstenträger-Bauteil eine Grundfläche auf, in dem eine zentrale Aussparung für die Rotorwelle ausgeformt ist. Diese Grundfläche erstreckt sich vorteilhaft näherungsweise senkrecht zur Rotorwelle. Der Durchbruch für die Befestigungslasche ist besonders günstig in dieser Grundfläche ausgeformt, so dass sich die Befestigungslasche in Axialrichtung durch den Durchbruch hindurch schieben lässt. Zur Ausbildung eines Formschlusses wird nun das freie Ende der Befestigungslasche entlang dieser Grundfläche umgebogen, so dass der Biegewinkel im Bereiche zwischen 80° und 100° Grad liegt.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Seite der Oberfläche des Bürstenträger-Bauteils, auf der das freie Ende der Befestigungslasche herausragt, neben dem Durchbruch eine Vertiefung ausgeformt, in die hinein das freie Ende der Befestigungslasche umgeformt werden kann. Nach dem vollständigen Umbiegen es freien Endes liegt die Befestigungslasche in der Vertiefung, so dass die umgebogene Befestigungslasche bündig mit der Oberfläche der Grundfläche abschließt. Dadurch kann das Steckermodul axial auf das Bürstenträger-Bauteil aufgesetzt werden, ohne dass eine Erhebung durch das umgebogene Befestigungslasche stört. Außerdem kann solch eine Vertiefung dazu dienen, dass das umgebogene freie Ende der Befestigungslasche sich in der Ebene der Grundfläche nicht mehr verdrehen lässt, wodurch ein zuverlässiger Verdrehschutz des Kontaktelements realisiert wird.
-
Zur Befestigung des Bürstenhalters im Bürstenträger-Bauteil sind in Letzterem vorteilhaft Aufnahmetaschen ausgeformt, in die das Kontaktelement eingesteckt wird. Das Bürstenträger-Bauteil ist beispielweise topfförmig ausgebildet, und wird axial bestückt. So wird das Kontaktelement bevorzugt in Axialrichtung in die in Axialrichtung offene Aufnahmetasche eingefügt, so dass die Befestigungslasche durch den Durchbruch hindurchtritt, der bevorzugt am Boden der Aufnahmetasche ausgebildet ist. Dadurch kann das Kontaktelement in der Aufnahmetasche verklemmt werden und anschließend durch das Umbiegen der Befestigungslasche axial gesichert werden. Dadurch ist der Bürstenhalter mechanisch fest im Bürstenträger-Bauteil fixiert und gleichzeitig kann über die elektrische Kontaktlasche die Stromversorgung der Bürstenkohle realisiert werden. Dabei wird das Kontaktelement bevorzugt in eine Aufnahmetasche eingeführt, die fertigungstechnisch sehr günstig einstückig mit dem als Spritzgussteil gefertigten Bürstenträger-Bauteil hergestellt ist. Im Bürstenträger-Bauteil sind ebenso Aufnahmen für die Entstörelemente ausgeformt, die bevorzugt als Entstördrosseln ausgebildet sind. Dabei kann das Entstörbauteil direkt mit der axial aus der Aufnahmetasche des Kontaktelements ragenden Kontaktlasche elektrisch verbunden werden. Ein weiterer Anschluss des Entstörbauteils wird vorteilhaft ebenfalls durch die Bodenfläche des Bürstenträger-Bauteils hindurchgefügt, um beim Aufsetzen des Steckermoduls elektrisch mit diesem verbunden zu werden.
-
Der Federarm des Bürstenhalters ist vorteilhaft an mindestens einer Stelle abgewinkelt ausgebildet, so dass die Bürstenkohle mit einer definierten Kraft radial gegen den Kommutator gepresst wird. Gleichzeitig bewirken die Abwicklungen im Federarm eine Vibrationsdämpfung der Schwingungen, die im Kommutatorbetrieb erzeugt werden. Ebenso verhindert die Nietverbindung zwischen dem Federarm und dem Kontaktelement eine Übertragung der Vibrationen von der Bürste auf das Motorgehäuse.
-
Für eine optimale Kraftwirkung der Bürstenkohle auf den Kommutator - bei minimaler Vibrationsübertragung auf das Bürstenträger-Bauteil - weist der Federarm zusätzlich zu der Abwinkelung an der Kontaktfläche eine weitere Abknickung auf. Dadurch hat der Bürstenhalter bevorzugt insgesamt eine näherungsweise C-förmige Gestalt. Dabei bewirken die Abwinkelungen - insbesondere in Kombination mit einem Überstand der Befestigungsfläche gegenüber der Kontaktfläche - eine besonders günstige Vibrationsdämpfung des Gesamtbürstenträger-Systems.
-
Der erfindungsgemäße Bürstenhalter wird besonders bevorzugt in einer elektrischen Maschine eingebaut, die beispielsweise als Stellmotor für bewegliche Teile im Kraftfahrzeug ausgebildet ist - z. B. zum Verstellen von Fensterscheiben, dem Schiebedach oder Sitzteilen. Der Bürstenhalter ist dabei in ein Bürstenträger-Bauteil eingebaut, das als standardisiertes gleichbleibendes Teil der elektrischen Maschine ausgebildet werden kann. Darauf wird ein Steckermodul aufgesteckt, das an die kundenspezifische Anforderung angepasst werden kann. Dabei ist das recht komplexe, toleranzempfindliche Bürstenträger-Systems unabhängig von der Montage des Steckermoduls, so dass zur Anpassung der elektrischen Maschine an die Kundenanforderungen nicht jedes Mal das komplexe Bürstenhalter-System neu ausgelegt werden muss. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Steckermodul direkt in das Polgehäuse eingefügt wird, ohne von den Fertigungstoleranzen des Bürstenträger-Bauteils beeinflusst zu werden.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Gesamtansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 ein im Polgehäuse montiertes Bürstenträger-Bauteil,
- 3 ein Bürstenhalter vor der Montage in das Bürstenträger-Bauteil,
- 4 ein in das Bürstenträger-Bauteil eingesetzte Bürstenhalter,
- 5 eine Darstellung einer weiterer Variante eines Bürstenhalters.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine elektrische Maschine 10, wie sie beispielsweise zum Verstellen beweglicher Teile - vorzugsweise Fensterscheiben, Schiebedächer oder Sitzkomponenten - im Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Dabei ist in einem Polgehäuse 12 ein Stator 13 angeordnet, innerhalb dem ein Rotor 15 angeordnet ist, dessen Rotorwelle 20 sich in Axialrichtung 24 vom Polgehäuse 12 in ein axial sich anschließendes Getriebegehäuse 14 hinein erstreckt. Dabei wird das Antriebsmoment von der Rotorwelle 20 auf ein im Getriebegehäuse 14 angeordnetes Getriebe übertragen, das ein Abtriebselement 22 aufweist, das mit einer nicht dargestellten Mechanik zusammen wirkt, die beispielsweise Teile eines Fahrzeugsitzes oder eine Fensterscheibe im Kraftfahrzeug bewegt. In Axialrichtung 24 ist zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 14 ein Steckermodul 16 angeordnet, das elektrisch mit einem Bürstenträger-Bauteil 17 zur elektrischen Kontaktierung eines auf der Rotorwelle 20 angeordneten Kommutators 55 verbunden ist. Dabei sind die Bürsten als Hammerbürsten 27 ausgebildet, deren Bürstenkohlen 26 jeweils an ersten Enden 51 eines Federarms 50 angeordnet sind. Gegenüberliegende zweite Enden 52 der Federarme 50 sind am Bürstenhalter-Bauteil 17 befestigt, sodass die Hammerbürsten 27 federnd gegen den Kommutator 55 gepresst werden. Das Steckermodul 16 weist einen Anschluss-Stecker 18 auf, der in Radialrichtung 23 zur Rotorwelle 20, radial außerhalb des Polgehäuses 12 und vorzugsweise auch radial außerhalb des Getriebegehäuses 14 angeordnet ist. Dabei ist der Anschluss-Stecker 18 mittels eines radialen Steges 30 an das Steckermodul 16 angebunden. Das Bürstenträger-Bauteil 17 ist beispielsweise separat vom Steckermodul 16 hergestellt und ist radial vollständig innerhalb des Polgehäuses 12 angeordnet. Das Steckermodul 16 weist eine Basisplatte 32 auf, die eine zentrale Aussparung 34 aufweist, durch die hindurch sich in Axialrichtung 24 die Rotorwelle 20 in das Getriebegehäuse 14 hinein erstreckt. Der Anschluss-Stecker 18 weist einen Steckerkragen 40 auf, innerhalb dessen die Anschluss-Pins 42 zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine 10 angeordnet sind. Optional kann auf der Rotorwelle 20 ein Sensormagnet 104 angeordnet sein, der über einen Drehzahlsensor 105 ein Signal für die Rotorlage an einem Sensor-Pin 43 zur Verfügung stellt. Im Ausführungsbeispiel der 1 erstreckt sich der Steckerkragen 40 mit den Anschluss-Pins 42 - und optional Sensor-Pins 43 - in Axialrichtung 24, so dass der korrespondierende Stecker ebenfalls in Axialrichtung 24 in den Steckerkragen 40 einschiebbar ist. Aus 1 ist ersichtlich, dass das Steckermodul 16 zwischen zwei Flanschen 94, 92 des Polgehäuses 12 und des Getriebegehäuses 14 axial eingespannt ist, wobei ein äußerer Umfangsrand 44 des Steckermoduls 16 in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig einen Teil der Außenwand 45 der elektrischen Maschine 10 bildet. Beispielsweise wird das Getriebe-Gehäuse 14 mit dem Polgehäuse 12 mittels Schrauben oder anderen Verbindungselementen 48 verbunden, wodurch das Steckermodul 16 zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 14 fest verspannt und fixiert ist. Dazu greifen die Verbindungselemente 48 durch Anschraubaugen 91 am Flansch 94 des Polgehäuses 12 hindurch in korrespondierende Gegenaufnahmen 90 im Getriebegehäuse 14.
-
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 10 dargestellt, bei der ein Bürstenträger-Bauteil 17 auf den Rotor 15 im Polgehäuse 12 gefügt ist. Das Bürstenträger-Bauteil 17 ist in Axialrichtung 24 weitgehend in das Polgehäuse 12 eingeschoben, so dass dieses näherungsweise axial mit dem Flansch 94 des Polgehäuses 12 abschließt. Dabei ist das Bürstenträger-Bauteil 17 über seinen gesamten Umfang von der Polgehäusewand 60 umschlossen. Im Inneren des Bürstenträger-Bauteils 17 sind die Hammerbürsten 27 angeordnet, die radial am Kommutator 55 anliegen, der drehfest auf der Rotorwelle 20 befestigt ist. Der Kommutator 55 ist mit Wicklungen 56 des Rotors 15 verbunden, so dass sich der bestromte Rotor 15 im Magnetfeld von Statormagneten 62 dreht. Das Bürstenträger-Bauteil 17 weist an seinem äußeren Umfang Positionierungsflächen 67 auf, die das Bürstenträger-Bauteil 17 radial im Polgehäuse 12 zentrieren, wodurch die Hammerbürsten 27 exakt gegenüber dem Kommutator 55 positioniert werden. Die Positionierflächen 67 liegen radial unmittelbar an der Innenseite 77 der Polgehäusewand 60 an. Dabei erstrecken sich die Positionierflächen 67 über einen wesentlichen Teil der axialen Ausdehnung 72 des Bürstenträger-Bauteils 17, um dessen Verkippen im Polgehäuse 12 zu verhindern. Das Polgehäuse 12 weist im Ausführungsbeispiel einen abgeflachten Kreisquerschnitt auf, so dass die Polgehäusewand 60 kreissegmentförmige Abschnitte 75 und zwei parallele, sich gegenüberliegende Abschnitte 76 aufweist. Das Bürstenträger-Bauteil 17 liegt mit jeweils mindestens einer Positionierfläche 67 - vorzugsweise mit zwei Positionierflächen 67 - an jeweils einem der genannten vier Abschnitte 75, 76 der Polgehäusewand 60 an. Durch das axiale Einpressen der Positionierflächen 67 wird das Bürstenträger-Bauteil 17 bevorzugt gleichzeitig mit seiner radialen Zentrierung mittels Kraftschluss im Polgehäuse 12 fixiert. Dabei sind am Polgehäuse 12 axiale Anschläge 97 ausgebildet, an denen das Bürstenträger-Bauteil 17 axial anliegt. Die Axialanschläge 97 können dabei an der Innenwand 77 oder im Bereich des Flansches 94 ausgeformt sein. Das Bürstenträger-Bauteil 17 weist am äußeren Umfang 64 axiale Aussparungen 80 auf, in die bei der Montage des Steckermoduls 16 an diesem angeformte axiale Fortsätze axial eingefügt werden. Die axialen Aussparungen 80 des Bürstenträger-Bauteils 17 sind jeweils an jedem der vier Segmente 75, 76 der Polgehäusewand 60 angeordnet. Beispielweise erstrecken sich zwei radial gegenüberliegende axiale Aussparungen 80 über die gesamte axiale Ausdehnung 72 des Bürstenträger-Bauteils 17. Zwei andere radial gegenüberliegende axiale Aussparungen 80 erstrecken sich jedoch nur über einen Teilbereich der axialen Ausdehnung 72. In der Mitte des Bürstenhalter-Bauteils 17 ist ein zentraler Rohrstumpf 36 ausgeformt, der ein Lager 38 für die Rotorwelle 20 aufnimmt. Beispielsweise ist das Lager 38 der Rotorwelle 20 in den Rohrstumpf 36 eingepresst. Dadurch wird der Kommutator 55 auf der Rotorwelle 20 exakt zu den Bürstenkohlen 26 positioniert. Das Bürstenhalter-Bauteil 17 weist eine Grundfläche 21 quer zur Axialrichtung 24 auf, in der ein Durchbruch 96 zur axialen Durchführung einer Befestigungslache 101 des Bürstenhalters 19 aufweist. Die Befestigungslasche 101 wird anschließend zur sicheren Fixierung des Bürstenhalters 17 im Bürstenträger-Bauteil um einen Biegewinkel umgebogen, wie dies beispielsweise in 4 dargestellt ist. Hierzu ist in der Befestigungslasche 101 eine Aussparung 116 ausgeformt, die den Materialquerschnitt der Befestigungslasche 101 reduziert. Dadurch kann diese mit geringerer Kraft und einem geringeren Radius im Biegebereich 117 umgebogen werden. Der Bürstenhalter 19 ist mit einem Entsörbauteil - insbesondere einer Entstördrossel 99 - elektrisch kontaktiert, die ebenfalls im Bürstenträger-Bauteil 17 angeordnet ist.
-
In 3 ist ein Bürstenhalter 19 dargestellt, der sich aus der Hammerbürste 27 und einem elektrischen Kontaktelement 59 zusammensetzt. Ein solcher Bürstenhalter 19 ist beispielsweise in 2 in das Bürstenhalter-Bauteil 17 eingesetzt und elektrisch kontaktiert. Die Hammerbürste 27 weist einen Federarm 50 auf, der beispielsweise als Stanzbiegeteil gefertigt ist. An einem ersten Ende 51 ist in den Federarm 50 eine Kohlenaufnahme 49 ausgeformt, in die eine Bürstenkohle 26 eingesetzt ist. An einem gegenüberliegenden Ende 52 des Federarms 50 ist eine ebene Befestigungsfläche 57 angeformt, die flächig mit einer gegenüberliegenden Kontaktfläche 58 eines elektrischen Kontaktelements 59 verbunden ist. Das elektrische Kontaktelement 59 wird beispielsweise in Axialrichtung 24 in eine entsprechende Aufnahmetasche 61 des Bürstenträger-Bauteils 17 eingesteckt. Dadurch ist das zweite Ende 52 des Federarms 50 fest im Bürstenhalter-Bauteil 17 fixiert, so dass die Bürstenkohle 26 über den Federarm 50 radial federnd am Kommutator 55 des Rotors 15 anlegbar ist. Das zweite Ende 52 des Federarms 50 ist mittels einer Nietverbindung 68 mit dem Kontaktelement 59 verbunden. Hierzu sind am Kontaktelement 59 einstückig Nieten 69 angeformt. Das Kontaktelement 59 weist die ebene Kontaktfläche 58 auf, an dem die Befestigungsfläche 57 des Federarms 50 flächig anliegt. In der Befestigungsfläche 57 sind Durchgangslöcher 71 für die Nieten 69 ausgeformt. Die freien Enden der Nieten 69 werden nach dem Einfügen in die Durchgangslöcher 71 zu Nietköpfen 73 umgeformt, so dass die Befestigungsfläche 57 im Bereich der Nieten 69 zerstörungsfrei untrennbar mit dem Kontaktelement 59 verbunden ist. Die Befestigungsfläche 57 wird durch die dem Kontaktelement 59 zugewandte Seite des zweiten Endes 52 des Federarms 50 gebildet. Der Federarm 50 ist beispielsweise als Biegestanzteil aus einem Federblech hergestellt und weist zwischen der ebenen Befestigungsfläche 57 und einem mittleren Bereich 74 des Federarms 50 eine Abwinkelung 78 auf. Die Abwinkelung 78 weist in ungespannten Zustand des Federarms 50 einen Winkel zwischen 40° und 80° auf. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem mittleren Bereich 74 des Federarms 50 und dem ersten Ende 51 mit der Bürstenkohle 26 eine weitere Abknickung 79 ausgebildet, deren Winkel im Bereich zwischen 140° und 170° liegt. Durch die Abwinkelung 78 und die Abknickung 79 ist der Bürstenhalter 19 näherungsweise C-förmig ausgebildet, so dass die Anlauffläche 28 der Bürstenkohle 26 in Richtung zur Kontaktfläche 58 hinzeigt. Die Kontaktfläche 58 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung 47 des Federarms 50 entlang der Befestigungsfläche 57. Die ebene Befestigungsfläche 57 erstreckt sich entlang der Längsrichtung 47 des Federarms 50 bis zur Abwinkelung 78 - wobei sie bevorzugt in Längsrichtung 47 über die Kontaktfläche übersteht. Am Kontaktelement 59 ist in Verlängerung der Kontaktfläche 58 in Axialrichtung 24 eine Kontaktlasche 100 ausgebildet, die beispielsweise als Gabel 102 ausgebildet ist, in die ein elektrischer Draht eingelegt werden kann. Axial gegenüberliegend zur elektrischen Kontaktlasche 100 ist eine axiale Befestigungslasche 101 angeformt, die beispielsweise gemäß 2 axial durch einen Durchbruch 96 im Bürstenträger-Bauteil 17 hindurchgesteckt und anschließend umgebogen wird. Dadurch kann das in eine Aufnahmetasche 61 des Bürstenträger-Bauteils 17 eingefügte Kontaktelement 59 im Bürstenhalter-Bauteil 17 gesichert werden. Die Befestigungslasche 101 ist in 3 vor dem Umbiegen an einem Biegebereich 117 als eine sich gerade erstreckende Zunge dargestellt. Im Biegebereich 117 ist eine Aussparung 116 ausgeformt, die hier als Langloch 118 ausgebildet ist. Die Aussparung 116 weist einen vollständig geschlossenen Umfang 119 auf, so dass bezüglich der Axialrichtung 24 an beiden Seiten der Aussparung 116 jeweils ein Biegesteg 120 ausgebildet ist. Die Aussparung 116 weist hier eine längliche, oder ovale Form auf und ist insbesondere aus der Befestigungslasche 101 ausgestanzt. An die Kontaktzunge 100, die in 3 nach unten weist, ist dann beispielsweise eine Entstördrossel 99 kontaktiert. Dabei ist ein Anschlussdraht 98 der Entstördrossel 99 in die Gabel 102 der Kontaktlasche 100 eingelegt, und bevorzugt festgeschweißt (siehe 4). Das Kontaktelement 59 ist bevorzugt ebenfalls als Biegestanzteil ausgebildet, beispielsweise aus einem Kupferblech.
-
In 4 ist ein Bürstenträger-Bauteil 17 dargestellt, in das zwei Bürstenhalter 19 eingesetzt und fixiert sind. Ein solches Bürstenträger-Bauteil 17 kann gemäß 2 über dem Rotor 15 in das Polgehäuse 12 eingesetzt werden. Dabei dringt die Rotorwelle 20 durch die zentrale Aussparung 34 innerhalb des Rohrstumpfs 36, der die Aussparung 34 als Umfangswand in Tangentialrichtung 25 umschließt. In 4 ist schematisch innerhalb des Bürstenträger-Bauteils 17 der Kommutator 55 dargestellt, an dem die Bürstenkohlen 26 radial anliegen. Die beiden Bürstenhalter 19 sind entsprechend der 3 mit dem Befestigungselement 101 durch axiale Durchbrüche 96 in der Grundfläche 21 des Bürstenträger-Bauteils 17 in Axialrichtung 24 hindurchgesteckt. In 4 sind die Befestigungslaschen 101 an ihrem Biegebereich 117 näherungsweise rechtwinkelig umgebogen, so dass sich das freie Ende der Befestigungslasche 101 entlang der Grundfläche 21 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel ist hierzu in der Grundfläche 21 eine Vertiefung 121 ausgeformt, in der das freie Ende der Befestigungslasche 101 aufgenommen ist. In der Befestigungslasche 101 ist die Aussparung 116 ausgeformt, so dass beidseitig der Aussparung 116 Biegestege 120 angeordnet sind. Die Aussparung 116 erstreckt sich über den gesamten Biegewinkel, der hier näherungsweise 90° beträgt. Ebenso erstrecken sich die Biegestege 120 über den gesamten Biegewinkel, so dass die Befestigungslasche 101- insbesondere ausschließlich - im Bereich der Biegestege 120 umgebogen ist. Durch die Aussparung 116 wird der Materialquerschnitt der Befestigungslasche 101 auf den Materialquerschnitt der beiden Biegestege 120 reduziert, so dass die Befestigungslasche 101 leichter verbiegbar ist und sich einfacher mit einem engeren Biegeradius an die Grundfläche 21 anschmiegen lässt. Dadurch kann ein Loslösen des Bürstenhalters 19 aus dem Durchbruch 96 verhindert werden. Im Ausführungsbeispiel schließt das umgebogene freie Ende der Befestigungslasche 101 näherungsweise mit der Oberfläche der Grundfläche 21 des Bürstenträger-Bauteils 17 ab. Dadurch stören die Befestigungslaschen 101 nicht, wenn anschließend das Steckermodul 16 axial auf das Bürstenträger-Bauteil 17 aufgesetzt wird. Im Bürstenträger-Bauteil 17 sind einige axiale Aussparungen 80 für entsprechende Fortsätze des Steckermoduls 16 ausgeschnitten. Durch die Aussparung 80 hindurch ist der Federarm 50 zu erkennen, der mit dem Kontaktelement 59 verbunden ist, an dem die Befestigungslasche 101 angeformt ist. In Axialrichtung 24 ist - gegenüberliegend zur Befestigungslasche 101 - die Kontaktlasche 100 am Kontaktelement 59 angeformt. Entsprechend 3 weist die Kontaktlasche 100 die Gabel 102 auf, in die als Anschlussdraht 98 ein Drosseldrahtende der Entstördrossel 99 eingelegt ist. Die Entstördrossel 99 ist hier benachbart zum Kontaktelement 59 in eine entsprechende Aufnahme im Bürstenträger-Bauteil 17 eingefügt. Die Entstördrossel 99 weist ein weiteres Drosseldrahtende 122 auf, das in Axialrichtung 24 durch die Basisplatte 32 des Bürstenträger-Bauteils 17 als gerades Drahtende hindurch tritt. Da das erste Drosseldrahtende 98 elektrisch mit dem Bürstenhalter 19 verbunden ist, stellt das zweite Drosseldrahtende 122 den elektrischen Anschluss für die externe Stromversorgung der Bürstenkohlen 26 dar. Beispielsweise wird das zweite Drosseldrahtende 122 an ein Leiterelement des Steckermoduls 16 angeschweißt, das mit den Anschluss-Pins 42 verbunden ist. In einer alternativen Ausführung gemäß 2 ist das zweite Drosseldrahtende 122 mit einem Steckkontakt 123 am Bürstenträger-Bauteil 17 elektrisch verbunden, in den ein entsprechender Steckerpin des Steckermoduls 16 einsteckbar ist.
-
Als weitere Ausführung der Erfindung ist in 5 ein abgeänderter Bürstenhalter 19 dargestellt, bei dem das Kontaktelement 59 in Axialrichtung 24 symmetrisch ausgebildet ist. Dadurch spielt es keine Rolle, mit welcher axialen Seite der Bürstenhalter 19 in eine entsprechende Aufnahmetasche 61 im Bürstenträger-Bauteil eingesetzt wird. In diesem Fall ist die Befestigungslasche 101 identisch zur Kontaktlasche 100 ausgebildet. Beim Einfügen in die Aufnahmetasche 61 wird entweder die Befestigungslasche 101 oder die Kontaktlasche 100 durch den axialen Durchbruch 96 hindurch gefügt und anschließend umgebogen. Die in Axialrichtung 24 gegenüberliegende Lasche wird dann einfach als Kontaktlasche 100 verwendet, die mit der Stromzuführung des Steckermoduls 16 verbunden wird. Dabei ist am ebenen freien Ende der Kontaktlasche 100 eine Schweißfläche 103 ausgebildet, an die ein entsprechender elektrischer Leiter angeschweißt oder angelötet wird. In der bevorzugten Ausführung gemäß 5 ist hierbei in beiden Laschen (Kontaktlasche 100 und Befestigungslasche 101) jeweils eine Aussparungen 116 ausgebildet, die das Umbiegen einer der beiden Laschen (die als Befestigungslasche 101 genutzt wird) erleichtern. Beispielsweise sind die Aussparungen 116 als näherungsweise rechteckförmige Langlöcher 118 ausgebildet, die sich nach dem Umbiegen bevorzugt über den gesamten Biegewinkel der Befestigungslasche 101 erstrecken. Der Bürstenhalter 19 in 5 stellt eine Seitenansicht entsprechend der 3 von der linken Seite dar. Dabei weisen die hier schematisch dargestellten Nieten 69 in die Bildebene hinein, um die hier nicht sichtbare Befestigungsfläche 57 des Federarms 50 gegen die Kontaktfläche 58 des Kontaktelements 59 zu verpressen.
-
In einer alternativen nicht dargestellten Ausführung kann ein solches in Axialrichtung 24 symmetrisch ausgebildetes Kontaktelement 59 auch zwei gegenüberliegende Laschen (Befestigungslasche 101 und Kontaktlasche 100) aufweisen, die vollflächig ohne Aussparung 116 ausgebildet sind.
-
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise der Bürstenhalter 19 an einem separat gefertigten Bürstenträger-Bauteil 17 oder in einem im Gehäuse der elektrischen Maschine 10 integrierten Bürstenträger-Bauteil 17 befestigt werden. Dabei kann das Bürstenträger-Bauteil 17 separat von einem Steckermodul 16 oder einstückig mit diesem gefertigt werden. Die konkrete Form des Kontaktelements 59 mit den Kontakt- und Befestigungslaschen 100, 101 und deren Befestigung im Bürstenträger-Bauteil 17 können dabei ebenfalls an die entsprechende Anwendung angepasst werden. Der Biegewinkel und die konkrete Form der Aussparung 116 können ebenfalls variiert werden. Anstatt den Bürstenkohlen 26 können auch elektrische Schleifkörper aus anderen Materialien verwendet werden. Die elektrische Maschine 10 findet vorzugsweise Anwendung in einer Getriebe-Antriebseinheit als Stellantrieb im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Verstellung von beweglichen Teilen, wie Fensterscheiben, Sitzkomponenten, Schiebedach oder einer Antriebskomponenten im Motorraum, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.
-
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 102005057395 A1 [0003]
