DE102018203716A1

DE102018203716A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102018203716A1
Application number: DE102018203716.7A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Uhlmer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, bestehend aus einem mit einer Motorwelle (11) verbundenen Rotor, dessen Motorwelle (11) im Gehäuse (13) eines Stators wälz- oder gleitgelagert ist, wobei zur Kommutierung der mit Wicklungen versehene Rotor einen Kommutator (4) mit mehreren Kommutatorlamellen und das Gehäuse (13) mehrere im Gehäuse (13) aufgenommene, die Kommutatorlamellen kontaktierende Bürsten (1, 2) umfasst, die an einer im Gehäuse (13) fixierten Bürstenträgerplatte (12) beweglich angeordnet sind, wobei zur Verschleißminderung jeweils zwei diametral zueinander ausgerichtete Bürsten (1, 2) mit einer translatorisch bewegbaren Zentralfedereinheit (3) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektromotoren finden vielfältige Einsatzmöglichkeiten, wobei insbesondere beim Einsatz von Gleichstrommotoren in schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlagen besondere Anforderungen an die zur Stromübertragung erforderlichen Bürsten gestellt werden, wozu jede Bürste gewöhnlich mittels einer individuellen Schenkel- oder Zylinderfeder an den Kommutator angedrückt wird.
Ein derartiger Elektromotor ist beispielsweise aus DE 10 2009 048 109 A1 bekannt, dessen Motorwelle in Wälzlagern aufgenommen ist, sodass bei einem entsprechenden Lagerspiel und einer Wechselbeanspruchung der Motorwelle zwangsläufig eine Radialbewegung des auf der Motorwelle angeordneten Kommutators entsteht, wodurch die der Bewegungsrichtung abgewandte, einem erhöhten Verschleiß ausgesetzte Bürste kurzzeitig vom Kommutator abhebt und den Kommutator infolge des Funkenfeuers und der Funkenerosion schädigt.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird für einen Elektromotor der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht.
Es zeigen:

1 einen zum Antrieb einer Radialpumpe ausgebildeten Elektromotor in einem Längsschnitt,
2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung des in 1 abgebildeten Elektromotors in einer Draufsicht auf den Elektromotor entlang der in 1 abgebildeten Schnittebene A-A.

Die 1 zeigt einen für den Einsatz in einer schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlagen geeigneten Elektromotor schematisch skizziert, dessen in einem Gehäuse 13 eines Stators gelagerte Motorwelle 11 mit einem Rotor verbunden ist, um unter entsprechender Stromversorgung eine zur Förderung von Bremsflüssigkeit im Bremssystem erforderliche Pumpe anzutreiben. Die Pumpe ist als Radialkolbenpumpe gestaltet, wozu zwei diametral angeordnete, vereinfacht dargestellte Kolben 14 mittels eines an der Motorwelle 11 ausgebildeten Exzenters 15 betätigbar sind.
Da in derartigen Kraftfahrzeugbremsanlagen Gleichstrom-Elektromotoren zum Einsatz kommen, umfasst der mit Wicklungen versehene Rotor einen Kommutator 4 mit mehreren Kommutatorlamellen, die von mehreren im Gehäuse 13 an einer Bürstenträgerplatte 12 fixierten Bürsten 1, 2 kontaktiert werden.
Durch die beispielhaft aufgezeigte Anordnung der Kolben 14 entsteht eine wechselseitige Belastung der Motorwelle 11, die sich infolge eines Radialspiels in der Wälzlagerung 16 der Motorwelle 11 zu einer radialen Verlagerung des Kommutators 4 führen kann, welche unter Vermeidung von Funkenerosion am Kommutator 4 durch die diametral angeordneten Bürsten 1, 2 möglichst verschleißarm aufgenommen werden soll.
Daher sieht die Erfindung vor, dass zwei diametral zueinander ausgerichtete Bürsten 1, 2 mit einer Zentralfedereinheit 3 verbunden sind, die translatorisch bewegbar an der Bürstenträgerplatte 12 gelagert ist.
Wie hierzu aus der prinzipiellen Darstellung nach 2 ersichtlich ist, weist die Zentralfedereinheit 3 entlang einer an der Bürstenträgerplatte 12 ausgebildeten linearen Führung 5 ein translatorisch bewegbares Zentralgehäuse 6 auf, in dem ein axial bewegliches Betätigungsglied 7 angeordnet ist, das aus zwei entgegengesetzten Richtungen axial beaufschlagt ist, wozu das kolbenförmige Betätigungsglied 7 im zylinderförmigen Zentralgehäuse 6 von einer Stirnseite von einer Gas- oder Flüssigkeitsfüllung beaufschlagt ist, während die dazu abgewandte Stirnseite des Betätigungsglieds 7 von einem Federelement 8 beaufschlagt ist, das sich mit seinem vom Betätigungsglied 7 abgewandten Ende an der Stirnwand des Zentralgehäuses 6 abstützt.
Sowohl das Zentralgehäuse 6 als auch das Betätigungsglied 7 ist mit einem Betätigungsarm 9 versehen, der jeweils mit seinem von der Zentralfedereinheit 3 abgewandten Ende jeweils eine der beiden diametral zueinander angeordneten Bürsten 1, 2 in Richtung des Kommutators 4 beaufschlagt.
Jeder Betätigungsarm 9 weist einen elektrischen Isolator 10 auf, der vorzugsweise jeweils zwischen dem die Bürste 1, 2 beaufschlagenden Betätigungsarm 9 und der korrespondierenden Bürste 1, 2 angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführung ist jeder Betätigungsarm 9 als ein rechtwinkliger Schenkel ausgeführt, um entsprechend der Anordnung der Zentralfedereinheit 3 das vom Kommutator 4 abgewandte Ende der Bürsten 1, 2 auf einfache Weise axial beaufschlagen zu können.
Wie hierzu die 2 zeigt, ist die Zentralfedereinheit 3 quer zur Längsachse und zwar unterhalb der Motorwelle 11 entlang der Bürstenträgerplatte 12 linear beweglich angeordnet und weist somit unter günstiger Ausnutzung der verfügbaren Platzverhältnisse einen Parallelversatz zu den diametral zueinander ausgerichteten beiden Bürsten 1, 2 an der Bürstenträgerplatte 12 auf. Folglich ist die Zentralfedereinheit 3 auf kompakte Bauweise parallel zur Bewegungsrichtung der beiden Bürsten 1, 2 axial beweglich an der Bürstenträgerplatte 12 angeordnet.
Mittels der linear verschiebbaren sowie durch das Federelement 8 selbst nachstellenden Zentralfedereinheit 3 liegen beide Bürsten 1, 2 vorteilhaft mit konstanter Anpresskraft am Kommutator 4 somit spielfrei an, wozu abhängig vom Lagerspiel in der Lagerung der Motorwelle 11 beide Bürsten 1, 2 mittels der mit der Zentralfedereinheit 3 verbundenen Betätigungsarme 9 mechanisch einer Radialverlagerung der Motorwelle 11 in ihrer Lagerung auf einfache Weise synchron nachgeführt werden. Abhängig von der Richtung der Radialverlagerung der Motorwelle 11 ist hierzu eine der beiden Bürsten 1; 2 durch die Zentralfedereinheit 3 auf Zug und die andere Bürste 1; 2 auf Druck beansprucht.
Im konkreten Anwendungsbeispiel führt somit eine um das Radialspiel der Wellenlagerung verursachte Verlagerung des Kommutators 4 zur rechten oder linken Seite zu einer gleichsinnigen synchronen Verlagerung der Zentralfedereinheit 3 in der Führung 5 nach rechts oder links, sodass die beide Bürsten 1, 2 der Kommutator-Verlagerung (zur Einhaltung einer konstanten Anpresskraft) nach rechts oder links folgen.
Zwischen dem kolbenförmigen, in das zylinderförmige Zentralgehäuse 6 eintauchende Betätigungsglied 7 und der rechten Wand der zylinderförmigen Zentralfedereinheit 3 ist das Federelement 8 besonders kompakt aufgenommen, das infolge seiner Spreizwirkung für die notwendige Nachstellung und Vorspannung beider Betätigungsarme 9 in Richtung des Kommutators 4 sorgt, sodass auch beim Verschleißen der beiden Bürsten 1, 2 jederzeit der Bürstenkontakt am Kommutator 4 gewährleistet bleibt.
In vorliegender Prinzipdarstellung nach 2 ist der linke Betätigungsarm 9 außen an der linken Stirnwand des zylinderförmigen Zentralgehäuses 6 angebracht, während innerhalb des Zentralgehäuses 6 das kolbenförmige rechte Betätigungsglieds 7 beweglich geführt ist, dessen stangenförmiger Fortsatz zur Ausbildung des rechten Betätigungsarms 9 durch eine Öffnung in der rechten Stirnwand des Zentralgehäuses 6 herausgeführt ist. Die Bewegung des Betätigungsglieds 7 kann durch definierte Reibung (nicht luftdicht gekapselt), durch Gas oder Flüssigkeitsdämpfung (dicht gekapselt) positiv beeinflusst werden. Die Befederung kann optional auch als Gasdruckfeder ausgeführt werden.
Im Gegensatz zur gebräuchlichen Einzelbefederung der Bürsten 1, 2 gemäß dem Stand der Technik ergibt sich somit durch die Verwendung der vorgestellten Zentralfedereinheit 3 eine erheblich zuverlässigere Funktion der Bürsten 1, 2, die über einen Zentralstecker 17 an der Bürstenträgerplatte 12 mit der erforderlichen elektrischen Stromquelle verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Bürste
2: Bürste
3: Zentralfedereinheit
4: Kommutator
5: Führung
6: Zentralgehäuse
7: Betätigungsglied
8: Federelement
9: Betätigungsarm
10: Isolator
11: Motorwelle
12: Bürstenträgerplatte
13: Gehäuse
14: Kolben
15: Exzenter
16: Wälzlager
17: Zentralstecker

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 102009048109 A1 [0003]

Claims

Elektromotor, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, bestehend aus einem mit einer Motorwelle verbundenen Rotor, dessen Motorwelle im Gehäuse eines Stators wälz- oder gleitgelagert ist, wobei zur Kommutierung der mit Wicklungen versehene Rotor einen Kommutator mit mehreren Kommutatorlamellen und das Gehäuse mehrere im Gehäuse fixierte, die Kommutatorlamellen kontaktierende Bürsten umfasst, die an einer im Gehäuse fixierten Bürstenträgerplatte beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diametral zueinander ausgerichtete Bürsten (1, 2) mit einer Zentralfedereinheit (3) verbunden sind.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfedereinheit (3) translatorisch bewegbar an der Bürstenträgerplatte (12) gelagert ist.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfedereinheit (3) entlang einer Führung (5) der Bürstenträgerplatte (12) ein translatorisch bewegbares Zentralgehäuse (6) aufweist, in dem ein axial bewegliches Betätigungsglied (7) angeordnet ist, das aus zwei entgegengesetzten Richtungen, einerseits von einem Gas- oder einer Flüssigkeit als auch andererseits von einem Federelement (8), axial beaufschlagt ist.
Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Zentralgehäuse (6) als auch das Betätigungsglied (7) mit einem Betätigungsarm (9) versehen ist, der jeweils mit seinem von der Zentralfedereinheit (3) abgewandten Ende jeweils eine der beiden diametral zueinander angeordneten Bürsten (1, 2) in Richtung des Kommutators (4) beaufschlagt.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Betätigungsarm (9) einen elektrischen Isolator (10) aufweist, der vorzugsweise zwischen dem die Bürste (1, 2) beaufschlagenden Betätigungsarm (9) und der korrespondierenden Bürste (1, 2) angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Betätigungsarm (9) nicht stromleitend ausgeführt ist, wozu jeder Betätigungsarm (9) als elektrischer Isolator ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Betätigungsarm (9) als ein Schenkel ausgeführt ist, der das vom Kommutator (4) abgewandte Ende der Bürsten (1, 2) axial beaufschlagt.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfedereinheit (3) quer zur Längsachse der Motorwelle (11) an der Bürstenträgerplatte (12) beweglich angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfedereinheit (3) in einem Parallelversatz zu den diametral zueinander ausgerichteten beiden Bürsten (1, 2) an der Bürstenträgerplatte (12) beweglich angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfedereinheit (3) parallel zur Bewegungsrichtung der beiden Bürsten (1, 2) axial beweglich an der Bürstenträgerplatte (12) angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Zentralfedereinheit (3) beide Bürsten (1, 2) mit konstanter Anpreßkraft am Kommutator (4) anliegen, wozu abhängig vom Lagerspiel in der Lagerung der Motorwelle (11) beide Bürsten (1, 2) mittels zweier mit der Zentralfedereinheit (3) verbundener Betätigungsarme (9) mechanisch einer Radialverlagerung der Motorwelle (11) in ihrer Lagerung synchron nachgeführt sind.
Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Richtung der Radialverlagerung der Motorwelle (11) eine der beiden Bürsten (1; 2) durch die Zentralfedereinheit (3) auf Zug und die andere Bürste (1; 2) auf Druck beansprucht ist.