DE102019205507A1

DE102019205507A1 - Connection of a plastic carrier component with a metal component, as well as a method for producing such a connection, as well as brush holders for an electrical machine and electrical machine

Info

Publication number: DE102019205507A1
Application number: DE102019205507.9A
Authority: DE
Inventors: Lajos Bodo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-10-22

Abstract

Verbindung (11) von einem Kunststoff-Trägerbauteil (100) mit einem Metall-Bauteil (102), das zum Bestromen einer Wicklung (56) einer elektrischen Maschine (10) dient, wobei am Metall-Bauteil (102) zwei näherungsweise parallele Spreizlaschen (104) angeformt sind, die entlang einer Einsteckrichtung (25) durch einen Durchbruch (96) im Kunststoff-Trägerbauteil (100) hindurch gesteckt und anschließend durch plastisches Umbiegen aufgespreizt sind, derart, dass die Spreizlaschen (104) einen Formschluss mit dem Durchbruch (96) bezüglich der Einsteckrichtung (25) bilden. Die Erfindung umfasst weiterhin einen Bürstenträger (17) und eine elektrische Maschine (10) beinhaltend eine solche Verbindung (11) und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung (11).Connection (11) of a plastic carrier component (100) with a metal component (102), which is used to energize a winding (56) of an electrical machine (10), with two approximately parallel expansion tabs (102) on the metal component (102). 104) are formed on, which are inserted along an insertion direction (25) through an opening (96) in the plastic carrier component (100) and then spread open by plastic bending in such a way that the expansion tabs (104) form a form fit with the opening (96 ) form with respect to the insertion direction (25). The invention further comprises a brush holder (17) and an electric machine (10) containing such a connection (11) and a method for producing such a connection (11).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung von einem Kunststoff-Trägerbauteil mit einem Metall-Bauteil, sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen, sowie einen Bürstenträger für eine elektrische Maschine, sowie elektrische Maschine.The present invention relates to a connection between a plastic carrier component and a metal component, as well as a method for producing such a component, and a brush holder for an electrical machine and electrical machine.

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.Electric motor drives are known from the prior art, which can be used, for example, to drive seat adjusters, window regulators and / or windshield wipers in motor vehicles. These electric motor drives have an electric motor arranged in a motor housing, which is in operative connection with a gear arranged in a gear housing, the motor housing and the gear housing being fastened to one another, e.g. B. are screwed or riveted together.

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.With the DE 10 2005 057 395 A1 a brush holder component of an electric motor has become known, which is arranged on a printed circuit board. For electrical contacting of the commutator, hammer brushes are attached to the brush holder component. The brush arms of the hammer brushes have an approximately right-angled bend, to the first free leg of which the carbon brush is attached. The other, second leg forms a fastening element which is pushed into a rail of the brush holder component. To fix the hammer brushes, they are attached to the brush holder component with the second leg. On the second leg, which is designed as a fastening element, locking hooks are formed which claw into the rail. Furthermore, electrical contact pins are formed directly on the second leg, which engage through grooves in the brush holder component in corresponding pin receptacles in the circuit board and are, for example, soldered to the latter.

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. Dazu ist aus der noch nicht veröffentlichen DE 10 2017 223 462 ein Bürstenträger-Bauteil bekannt geworden, in dem ein Durchbruch ausgeformt ist, in den ein Kontaktelement einer Hammerbürste mit einer Befestigungslasche eingefügt ist. Diese Befestigungslasche wird nach dem Einfügen in den Durchbruch um 90° mit einem relativ großen Biegeradius umgebogen. Dabei besteht die Gefahr, dass das Kontaktelement im Durchbruch wackelt, oder dass das Bürstenträger-Bauteil beim Umbiegen der Befestigungslasche mit einer großen Hebelkraft beschädigt wird.In such an embodiment, the hammer brushes are mechanically secured in addition to the locking hooks via the soldered connection of the electrical pins in the circuit board. For the execution of a brush holder component that is not attached to a circuit board but is inserted directly into the housing of the electric motor, the electrical contacting of the hammer brushes is now to be decoupled from the mechanical fastening of the brush holder in the brush holder component. This is not yet published DE 10 2017 223 462 a brush holder component has become known in which an opening is formed into which a contact element of a hammer brush is inserted with a fastening tab. This fastening tab is bent over by 90 ° with a relatively large bending radius after it has been inserted into the opening. There is a risk that the contact element wobbles in the opening or that the brush holder component is damaged when the fastening strap is bent over with a large leverage force.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Verbindung von einem Kunststoff-Trägerbauteil mit einem Metall-Bauteil, sowie der Bürstenträger und die elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Anformen der Spreizlaschen die Kohlebürsten zuverlässig am Kunststoff-Trägerbauteil gesichert werden können - unabhängig von der elektrischen Kontaktierung der Hammerbürsten. Dazu ist im Kunststoff-Trägerbauteil ein Durchbruch ausgebildet, durch den hindurch die Spreizlaschen gesteckt und umgebogen werden, so dass sie einen axialen Formschluss mit dem Durchbruch bilden. Durch das plastische Aufspreizen der Spreizlaschen werden diese in entgegengesetzter Richtung nur um einen relativ kleinen Biegewinkel umgebogen, wodurch eine störende Hebelwirkung auf das Kontaktelement vermieden wird. Aufgrund des kleinen Biegewinkels erfährt das Spreizwerkzeug hauptsächlich eine Kraft in Axialrichtung, die durch eine gegenüberliegende Haltekraft auf das Kontaktelement ausgeglichen wird. Dadurch werden zerstörerische Scherkräfte auf das Kunststoff-Trägerbauteil unterbunden.The inventive connection of a plastic carrier component with a metal component, as well as the brush holder and the electrical machine with the features of the independent claims, have the advantage that the carbon brushes can be reliably secured to the plastic carrier component by forming the expansion straps - independently from the electrical contacting of the hammer brushes. For this purpose, an opening is formed in the plastic carrier component, through which the expansion tabs are inserted and bent so that they form an axial form fit with the opening. As a result of the plastic spreading of the expansion tabs, they are only bent over in the opposite direction by a relatively small bending angle, thereby avoiding a disruptive leverage effect on the contact element. Due to the small bending angle, the expanding tool experiences mainly a force in the axial direction, which is balanced by an opposing holding force on the contact element. This prevents destructive shear forces on the plastic carrier component.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Die beiden Spreizlaschen erstrecken sich vor dem Einfügen in den Durchbruch entlang der Einsteckrichtung. Damit das Einstecken der Spreizlaschen in den Durchbruch problemlos möglich ist, sind dabei insbesondere die beiden Außenkanten der Spreizlaschen etwa parallel zur Einsteckrichtung ausgebildet, die bevorzugt identisch mit der Axialrichtung ist. Dabei ist der Bereich, an dem die beiden Spreizlaschen an den Metall-Bauteil angebunden sind abgerundet ausgebildet, damit sich beim Aufspreizen der beiden Spreizlaschen zwischen diesen keine Kerbrisse ausbilden.The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the embodiments given in the independent claims. Before being inserted into the opening, the two expanding tabs extend along the direction of insertion. So that the insertion of the expansion tabs into the opening is possible without any problems, in particular the two outer edges of the expansion tabs are formed approximately parallel to the insertion direction, which is preferably identical to the axial direction. The area at which the two expansion tabs are connected to the metal component is rounded off so that no notches are formed between them when the two expansion tabs are opened.

An den vom Metall-Bauteil wegweisenden freien Enden der beiden Spreizlaschen ist zwischen diesen bevorzugt ein keilförmiger Spalt ausgebildet, in dem das korrespondierende keilförmige Spreizwerkzeug leicht eingeführt werden kann. Dabei kann sich ein solcher Konus zwischen den beiden Spreizlaschen über deren gesamten axialen Länge erstrecken oder nur über einen Teilbereich deren axialer Länge.At the free ends of the two expansion tabs facing away from the metal component, a wedge-shaped gap is preferably formed between them, into which the corresponding wedge-shaped expansion tool can easily be inserted. Such a cone can extend between the two expansion tabs over their entire axial length or only over a partial area of their axial length.

Besonders günstig ist es, wenn im Verbindungsbereich zwischen dem Metall-Bauteil und den Spreizlaschen jeweils ein geringerer Materialquerschnitt ausgebildet ist, so dass sich die Spreizlaschen mit geringerer Kraft quer zur Einsteckrichtung aufspreizen lassen. Dabei bilden die Bereiche mit dem geringeren Materialquerschnitt eine Art Scharnier, um das die Spreizlaschen jeweils umgebogen werden.It is particularly favorable if in the connection area between the metal component and the Expanding tabs each have a smaller material cross-section, so that the expanding tabs can be spread open transversely to the insertion direction with less force. The areas with the smaller material cross-section form a type of hinge around which the expansion tabs are bent.

Damit die gesamte Tiefe des Durchbruchs im Kunststoff-Trägerbauteil für den axialen Formschluss ausgenutzt werden kann, ist die Länge der Spreizlaschen in Einsteckrichtung mindestens so lang wie die Tiefe es Durchbruchs. Sind die Spreizlaschen noch etwas länge ausgebildet als die Tiefe des Durchbruchs, können die freien Enden der Spreizlaschen über den Rand des Durchbruchs umgeformt werden, so dass sich diese auch noch an der Stirnseite des Kunststoff-Trägerbauteils abstützen, die dem Metall-Bauteil abgewandt ist.So that the entire depth of the opening in the plastic carrier component can be used for the axial form fit, the length of the expansion tabs in the insertion direction is at least as long as the depth of the opening. If the expansion tabs are a little longer than the depth of the opening, the free ends of the expansion tabs can be reshaped over the edge of the opening so that they are also supported on the end face of the plastic carrier component that faces away from the metal component.

Besonders kostengünstig kann das Metall-Bauteil zusammen mit den Spreizlaschen als Biege-Stanzteil ausgebildet werden, an dem die Spreizlaschen einstückig angeformt sind. Zur Verwendung des Metall-Bauteils als elektrisches Leiterelement kann dieses bevorzugt aus einem kupferhaltigen Metall ausgebildet sein. Ein solches kupferhaltiges Material weist einerseits eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf und kann andererseits mit geringer Kraft zur Ausbildung des Formschlusses plastisch umgeformt werden.The metal component, together with the expansion tabs, can be designed particularly cost-effectively as a bent, stamped part on which the expansion tabs are integrally formed. To use the metal component as an electrical conductor element, it can preferably be formed from a copper-containing metal. Such a copper-containing material has, on the one hand, high electrical conductivity and, on the other hand, can be plastically deformed with little force to form the form fit.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Durchbruch, der sich in Axialrichtung durch das Kunststoff-Trägerbauteil erstreckt, konusförmige Seitenflächen aufweist. Dadurch bilden diese Seitenflächen mit den Außenkanten der Spreizlaschen einen Spreizwinkel, um den die Spreizlaschen plastisch umgebogen werden können. Je schräger die Seitenflächen ausgebildet sind, desto größer ist der Spreizwinkel, und desto stärker ist damit der axiale Formschluss, der beim Umbiegen der Spreizlaschen ausgebildet wird. Um jedoch die Aufnahmetasche für das Metall-Bauteil beim Umformen der Spreizlaschen nicht zu beschädigen, ist der Spreizwinkel bevorzugt auf einen Bereich von etwa 2° bis 30° beschränkt, wobei er vorzugweise im Bereich von 3° bis 10° Grad liegt.It is particularly advantageous if the opening, which extends in the axial direction through the plastic carrier component, has conical side surfaces. As a result, these side surfaces form an angle of expansion with the outer edges of the expansion tabs by which the expansion tabs can be bent over plastically. The more inclined the side surfaces are, the greater the angle of expansion and the stronger the axial form fit that is formed when the expansion tabs are bent over. However, in order not to damage the receiving pocket for the metal component when forming the expansion tabs, the angle of expansion is preferably limited to a range of about 2 ° to 30 °, preferably in the range of 3 ° to 10 ° degrees.

Nachdem die Spreizlaschen mittels dem Spreizwerkzeug vollständig umgebogen sind, liegen die einander abgewandten Außenseiten der Spreizlaschen unmittelbar an den schrägen Seitenflächen des Durchbruchs an. Die plastische Materialumformung des Aufspreizens bildet dabei einen zuverlässigen Hinterschnitt des umgebogenen Materials innerhalb des Durchbruches. Dadurch wird eine zuverlässige mechanische Verbindung des Metall-Bauteils an dem Kunststoff-Trägerbauteil geschaffen, ohne dass letzteres beschädigt wird.After the expansion tabs have been completely bent over by means of the expansion tool, the outer sides of the expansion tabs facing away from one another are in direct contact with the inclined side surfaces of the opening. The plastic material deformation of the spreading forms a reliable undercut of the bent material within the opening. This creates a reliable mechanical connection between the metal component and the plastic carrier component without damaging the latter.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Metall-Bauteil Teil einer Hammerbürste zur Bestromung einer elektrischen Maschine. Dabei weist die Hammerbrüste, an der der Kohle gegenüberliegenden Seite ein Kontaktelement auf, das hier durch da Metall-Bauteil gebildet ist. Dieses Kontaktelement wird in eine Aufnahmetasche eines Bürstenhalter-Bauteils eingesteckt, das hier das Kunststoff-Trägerbauteil bildet. Bevorzugt ist der Durchbruch an der Bodenfläche der Aufnahmetasche ausgebildet, wodurch die Spreizlaschen mit dem daran sich erstreckenden Kontaktelement eingesteckt sind.In a preferred embodiment of the invention, the metal component is part of a hammer brush for energizing an electrical machine. The hammer face has a contact element on the side opposite the carbon, which is formed here by the metal component. This contact element is inserted into a receiving pocket of a brush holder component, which here forms the plastic carrier component. The opening is preferably formed on the bottom surface of the receiving pocket, as a result of which the expansion tabs are inserted with the contact element extending thereon.

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 des Kontaktelements erstrecken. Diese Nietstifte greifen in entsprechende Durchgangslöcher in einer 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.The spring arm can be connected to the contact element particularly advantageously by means of a rivet connection, since this means that no further connection elements are necessary. Rivet pins, which extend transversely to the contact surface of the contact element, are preferably formed in one piece on the contact element. These rivet pins engage in corresponding through holes in a fastening surface of the spring arm and are formed at their free end to form a rivet head. For example, two such rivet pins are arranged one above the other in the axial direction, so that their connecting line runs in particular approximately parallel to the edge of the contact element.

Fertigungstechnisch können die Spreizlaschen sehr einfach als Stanzteil ausgebildet werden, das bevorzugt einstückig mit dem Kontaktelement der Hammerbürste ausgeformt ist. Dabei kann in einem Arbeitsgang beispielweise aus einem Kupferblech das Kontaktelement mit den Spreizlaschen und einer angeformten Kontaktlasche hergestellt werden. Dabei ist die Kontaktlasche besonders vorteilhaft axial gegenüberliegend zu den Spreizlaschen 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 Spreizlaschen. 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. An eine solchen Kontaktlasche kann auch ein elektrischer Anschlussdraht beispielsweise einer Entstördrossel oder ein gestanztes Leiterelement angeschlossen werden.In terms of manufacturing technology, the expansion tabs can be designed very easily as a stamped part, which is preferably formed in one piece with the contact element of the hammer brush. In this case, the contact element with the expansion tabs and an integrally formed contact tab can be produced in one operation, for example from a copper sheet. The contact tab is particularly advantageously formed axially opposite the expansion tabs on the contact element. The use of a copper sheet as the starting material ensures, on the one hand, good electrical conductivity of the contact tab and, on the other hand, good plastic formability of the expansion tabs. A fork receptacle is preferably punched out on the contact tab, into which an electrical wire can be inserted for contacting the hammer brush. Alternatively, the contact tab can also have a flat welding or soldering contact for connection to any electrical conductor - or alternatively it can be connected with an insulation displacement connection. An electrical connection wire, for example an interference suppression choke or a stamped conductor element, can also be connected to such a contact tab.

In einer alternativen Ausführung ist das Metall-Bauteil als Köcher einer Bürstenanordnung ausgebildet, der die radiale Führung für die Kohlebürsten bildet. Bei dieser Ausführung sind am Köcher - bevorzugt einstückig - die Spreizlaschen in Axialrichtung angeformt, die sich durch entsprechende axiale Durchbrüche einer Bürstenträger-Grundplatte hindurch erstrecken. Dadurch wird der Köcher fest auf der Bürstenhalter-Grundplatte fixiert und die Kohlebürsten werden radial beweglich innerhalb des Köchers gegen den Kommutator des Rotors gepresst.In an alternative embodiment, the metal component is designed as a sleeve of a brush arrangement that forms the radial guide for the carbon brushes. In this embodiment, the expansion tabs are formed on the quiver - preferably in one piece - in the axial direction, which are formed by corresponding extending through axial openings of a brush holder base plate. As a result, the quiver is fixed firmly on the brush holder base plate and the carbon brushes are pressed against the commutator of the rotor so that they can move radially within the quiver.

Bei der Ausbildung des Metall-Bauteils als Köcher ist es besonders günstig, wenn an dessen beiden radialen Enden jeweils die zwei benachbarten Spreizlaschen angeformt sind. Dadurch kann der Köcher, der näherungsweise radial zum Kommutator ausgerichtet ist, über zwei beabstandete Aufspreizungen der Spreizlaschen zuverlässige mechanisch an der Bürstenhalter-Grundplatte befestigt werden. Der Köcher ist dabei bevorzugt aus einem Stahlblech ausgestanzt und umgeformt, wobei die Spreizlaschen jeweils in einem Arbeitsprozess einstückig mit ausgestanzt werden können.When the metal component is designed as a quiver, it is particularly advantageous if the two adjacent expansion tabs are formed on each of its two radial ends. As a result, the case, which is aligned approximately radially to the commutator, can be reliably mechanically fastened to the brush holder base plate by means of two spaced apart expansions of the expansion tabs. The quiver is preferably punched out of sheet steel and reshaped, with the expansion tabs being able to be punched out in one piece in one work process.

Durch das Anformen der Spreizlaschen unmittelbar an ein als elektrisches Leiterelement ausgeführtes Metall-Bauteil, kann diese in sehr einfacher Weise an einem Kunststoffbauteil befestigt werden. Dabei können die beiden Spreizlaschen direkt nach dem Einfügen in den Durchbruch in der Anschlussplatte auseinandergedrückt werden, so dass die Spreizlaschen formschlüssig an den schrägen Seitenflächen des Durchbruchs anliegen. Dadurch entfällt ein zusätzlicher Montageprozess wie beispielsweise das Heißverstemmen oder das Parzelle Umspritzen des elektrischen Leiterelements.By molding the expansion tabs directly onto a metal component designed as an electrical conductor element, it can be attached to a plastic component in a very simple manner. The two expansion tabs can be pressed apart directly after being inserted into the opening in the connection plate, so that the expansion tabs are in a form-fitting manner against the inclined side surfaces of the opening. This eliminates the need for an additional assembly process such as hot caulking or injection molding of the electrical conductor element.

Bevorzugt ist das Kunststoff-Trägerbauteil als Bürstenträger mit einer Grundplatte ausgebildet, in der eine zentrale Aussparung für die Rotorwelle ausgeformt ist. Diese Grundplatte erstreckt sich vorteilhaft näherungsweise senkrecht zur Rotorwelle. Der Durchbruch für die Spreizlaschen ist besonders günstig in dieser Grundplatte ausgeformt, so dass sich die Spreizlaschen in Axialrichtung durch den Durchbruch hindurch schieben lassen. Zur Ausbildung eines Formschlusses werden dann die Spreizlaschen entlang der schrägen Seitenflächen des Durchbruchs umgebogen.The plastic carrier component is preferably designed as a brush carrier with a base plate in which a central recess for the rotor shaft is formed. This base plate advantageously extends approximately perpendicular to the rotor shaft. The opening for the expansion tabs is formed particularly favorably in this base plate, so that the expansion tabs can be pushed through the opening in the axial direction. To form a form fit, the expansion tabs are then bent over along the inclined side surfaces of the opening.

Zur Befestigung der Hammerbürsten im Bürstenträger sind in Letzterem vorteilhaft Aufnahmetaschen ausgeformt, in die das Kontaktelement eingesteckt wird. Der Bürstenträger 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 Spreizlaschen durch den Durchbruch hindurchtreten, der bevorzugt am Boden der Aufnahmetasche ausgebildet ist. Dadurch kann das Kontaktelement in der Aufnahmetasche verklemmt werden und anschließend durch das Aufspreizen der Spreizlasche n axial gesichert werden. Dadurch ist die Hammerbürste mechanisch fest im Bürstenträger fixiert und gleichzeitig kann über eine elektrische Kontaktlasche am Kontaktelement die Stromversorgung der Bürstenkohle realisiert werden. Dabei wird das Kontaktelement bevorzugt in die Aufnahmetasche eingeführt, die fertigungstechnisch sehr günstig einstückig mit dem als Spritzgussteil gefertigten Bürstenträger hergestellt ist. Im Bürstenträger 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 durch die Grundplatte des Bürstenträger hindurchgeführt, um beim axialen Aufsetzen eines Steckermoduls elektrisch mit diesem verbunden zu werden.To fasten the hammer brushes in the brush holder, receiving pockets are advantageously formed in the latter, into which the contact element is inserted. The brush holder is, for example, cup-shaped and is fitted axially. Thus, the contact element is preferably inserted in the axial direction into the receiving pocket, which is open in the axial direction, so that the expansion tabs pass through the opening, which is preferably formed on the bottom of the receiving pocket. As a result, the contact element can be clamped in the receiving pocket and then secured axially by spreading the expansion tab n. As a result, the hammer brush is mechanically firmly fixed in the brush holder and, at the same time, the brush carbon can be supplied with power via an electrical contact tab on the contact element. In this case, the contact element is preferably inserted into the receiving pocket which, from a manufacturing point of view, is manufactured very favorably in one piece with the brush holder made as an injection molded part. In the brush holder, receptacles for the interference suppression elements are also formed, which are preferably designed as interference suppression chokes. The interference suppression component can be electrically connected directly to the contact tab projecting axially out of the receiving pocket of the contact element. A further connection of the interference suppression component is advantageously passed through the base plate of the brush holder in order to be electrically connected to the plug module when it is axially attached.

Bevorzugt sind dabei Hammerbürsten in ein Bürstenträger-Bauteil eingebaut, das als standardisiertes gleichbleibendes Teil der elektrischen Maschine ausgebildet werden kann. Darauf wird ein Steckermodul aufgesteckt, dass 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. 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 Bürstenträger nicht mehr über die Ausbildung der stoffschlüssigen elektrischen Kontaktierung mechanisch im Bürstenträger gesichert werden kann.Hammer brushes are preferably built into a brush holder component, which can be designed as a standardized, constant part of the electrical machine. A plug module is plugged onto it that can be adapted to the customer-specific requirements. The quite complex, tolerance-sensitive brush holder system is independent of the assembly of the plug module, so that the complex brush holder system does not have to be redesigned every time to adapt the electrical machine to customer requirements. It is particularly advantageous if the plug module is inserted directly into the pole housing without being influenced by the manufacturing tolerances of the brush holder component. As a result, the brush holder component should always be designed as a standard component in a modular motor kit and only the plug module with the corresponding electronic components should be adapted to the respective requirements. The electrical contacting of the hammer brushes only takes place when it is connected to the plug module, so that the brush holder can no longer be mechanically secured in the brush holder via the formation of the cohesive electrical contact.

Der erfindungsgemäße Bürstenträger 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. Dabei werden die Kohlebürsten der Hammerbürsten oder des Köcher-Bürstensystems radial gegen den Kommutator der Rotorwelle gepresst, um die elektrische Wicklung des Rotors zu bestromen.The brush holder according to the invention is particularly preferably installed in an electrical machine that is designed, for example, as a servomotor for moving parts in the motor vehicle - z. B. for adjusting window panes, the sunroof or seat parts. The carbon brushes of the hammer brushes or the quiver brush system are pressed radially against the commutator of the rotor shaft in order to energize the electrical winding of the rotor.

Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einer Verbindung zwischen dem Metall-Bauteil und dem Kunststoff-Trägerbauteil können die Montagekräfte deutlich reduziert werden, so dass eine Beschädigung des Kunststoff-Trägerbauteils verhindert werden kann. Nach dem axialen Einstecken der Spreizlaschen in den Durchbruch wird das Metall-Bauteil mittels eines Haltewerkzeugs axial fest gegen das Kunststoff-Trägerbauteil gepresst. An der dem Metall-Bauteil gegenüberliegenden Seite des Kunststoff-Trägerbauteils wird nun entgegen der Einsteckrichtung das Spreizwerkzeug in den Spalt zwischen den beiden Spreizlaschen eingepresst. Dadurch werden die beiden Spreizlaschen um einen relativ kleinen Winkel, von vorzugsweise 2° bis 20° auseinandergespreizt, so dass sie an den konusförmigen Seitenflächen des Durchbruchs formschlüssig anliegen. Dadurch, dass die Kräfte des Haltewerkzeugs und des Spreizwerkzeugs vorrangig in Axialrichtung gerichtet sind, wirken auf das Metall-Bauteil keine Hebelkräfte, die das Kunststoff-Trägerbauteil beschädigen können. Somit ist durch die umgebogenen Spreizlaschen eine zuverlässige formschlüssige Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem Kunststoff-Trägerbauteil geschaffen, bei dem die maximalen, auf das Kunststoff-Bauteil wirkenden Montagekräfte gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich reduziert werden können.The manufacturing method according to the invention for a connection between the metal component and the plastic carrier component enables the assembly forces to be significantly reduced, so that damage to the plastic carrier component can be prevented. After axial insertion the expansion tabs in the opening, the metal component is pressed axially firmly against the plastic carrier component by means of a holding tool. On the side of the plastic carrier component opposite the metal component, the expanding tool is now pressed into the gap between the two expanding tabs, counter to the insertion direction. As a result, the two expansion tabs are spread apart by a relatively small angle, preferably of 2 ° to 20 °, so that they rest in a form-fitting manner on the conical side surfaces of the opening. Because the forces of the holding tool and the expanding tool are primarily directed in the axial direction, no leverage forces act on the metal component that could damage the plastic carrier component. Thus, the bent expansion tabs create a reliable, form-fitting connection between the metal component and the plastic support component, in which the maximum assembly forces acting on the plastic component can be significantly reduced compared to conventional methods.

FigurenlisteFigure list

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 Bürstenträger-Bauteil von unten, vor der Montage in das Motorgehäuse,
4a-c schematisch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Verbindung mit den Spreizlaschen,
5 und 6 eine Darstellung einer weiteren Ausführung mit einem Köcher, und
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Leiterelement als Metall-Bauteil.

The invention is explained in more detail in the following description on the basis of exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:

1 an overall view of an electrical machine according to a first embodiment,
2 a brush holder component mounted in the pole housing,
3 a brush holder component from below, before installation in the motor housing,
4a-c schematically the formation of the connection according to the invention with the expansion tabs,
5 and 6 a representation of a further embodiment with a quiver, and
7th another embodiment with an electrical conductor element as a metal component.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

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 zusammenwirkt, 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 ist das Bürsten-System als Hammerbürsten 27 ausgebildet, deren Kohlen 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 mittels eines radialen Steges 30 an das Steckermodul 16 angebunden ist. 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. Aus 1 ist ersichtlich, dass das Steckermodul 16 beispielsweise zwischen zwei Flanschen 92, 94 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 92 des Polgehäuses 12 hindurch in korrespondierende Gegenaufnahmen 90 im Getriebegehäuse 14. 1 shows an electrical machine 10 as it is used, for example, to adjust moving parts - preferably window panes, sunroofs or seat components - in motor vehicles. It is in a pole housing 12 a stator 13 arranged inside which a rotor 15th is arranged, the rotor shaft 20th in the axial direction 24 from the pole housing 12 in an axially adjoining gear housing 14th extends into it. The drive torque comes from the rotor shaft 20th on one in the gearbox 14th arranged transmission transmitted, which is an output element 22nd which interacts with a mechanism, not shown, which moves, for example, parts of a vehicle seat or a window pane in the motor vehicle. In the axial direction 24 is between the pole housing 12 and the gearbox 14th a connector module 16 arranged electrically with a brush holder component 17th for making electrical contact with one on the rotor shaft 20th arranged commutator 55 connected is. The brush system is used as a hammer brush 27 trained whose coals 26th each at first ends 51 a spring arm 50 are arranged. Opposite second ends 52 the spring arms 50 are on the brush holder component 17th attached so the hammer brushes 27 resilient against the commutator 55 be pressed. The connector module 16 has a connector plug 18th on, by means of a radial web 30th to the connector module 16 is connected. The brush holder component 17th is, for example, separate from the connector module 16 and is completely radially inside the pole housing 12 arranged. The connector module 16 has a base plate 32 on that a central recess 34 has through which in the axial direction 24 the rotor shaft 20th into the gearbox 14th extends into it. Out 1 it can be seen that the plug module 16 for example between two flanges 92 , 94 of the pole housing 12 and the gearbox 14th is axially clamped, with an outer peripheral edge 44 of the connector module 16 in this embodiment at the same time part of the outer wall 45 the electric machine 10 forms. For example, the gearbox housing 14th with the pole housing 12 by means of screws or other connecting elements 48 connected, making the connector module 16 between the pole housing 12 and the gearbox 14th is tightly braced and fixed. This is done by the connecting elements 48 through screw-on eyes 91 on the flange 92 of the pole housing 12 through into corresponding counter shots 90 in the gearbox 14th .

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 10 dargestellt, bei der das 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, deren Kohlen 26 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. Durch das axiale Einpressen der Positionierflächen 67 wird das Bürstenträger-Bauteil 17 bevorzugt gleichzeitig radial zentriert und mittels Kraftschluss im Polgehäuse 12 fixiert. 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. 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 Grundplatte 21 quer zur Axialrichtung 24 auf, in der ein Durchbruch 96 zur axialen Durchführung von Spreizlaschen 104 in Einsteckrichtung 25 entlang der Axialrichtung 24 ausgebildet ist. Die Spreizlaschen 104 sind an einem Metall-Bauteil 102 angeformt, das hier am zweiten Ende 52 der Hammerbürste 27 zu deren Befestigung angeordnet ist. Die beiden Spreizlaschen 104 wurden nach deren Einstecken in den Durchbruch 96 aufgespreizt, so dass sie einen Hinterschnitt mit dem Durchbruch 96 bezüglich der Einsteckrichtung 25 bilden, wie dies beispielsweise näher in 4 dargestellt ist. Das Metall-Bauteil 102 ist insbesondere mit einem Entstörbauteil - beispielsweise einer Entstördrossel 99 - elektrisch kontaktiert, das ebenfalls im Bürstenhalter-Bauteil 17 angeordnet ist.In 2 is a further embodiment of an electrical machine 10 shown in which the brush holder component 17th on the rotor 15th in the pole housing 12 is joined. The brush holder component 17th is in the axial direction 24 largely in the pole housing 12 inserted so that this is approximately axially with the flange 94 of the pole housing 12 concludes. Here is the brush holder component 17th over its entire circumference from the pole housing wall 60 enclosed. Inside the brush holder component 17th are the hammer brushes 27 arranged their coals 26th radial on the commutator 55 which are in a rotationally fixed manner on the rotor shaft 20th is attached. The commutator 55 is with windings 56 of the rotor 15th connected so that the energized rotor 15th in the magnetic field of stator magnets 62 turns. The brush holder component 17th points on its outer periphery Positioning surfaces 67 on which the brush holder component 17th radial in the pole housing 12 center, making the hammer brushes 27 exactly opposite the commutator 55 be positioned. The positioning surfaces 67 lie radially directly on the inside 77 the pole housing wall 60 on. By axially pressing in the positioning surfaces 67 becomes the brush holder component 17th preferably at the same time radially centered and by means of frictional connection in the pole housing 12 fixed. The brush holder component 17th points on the outer circumference 64 axial cutouts 80 on, in the assembly of the connector module 16 on this molded axial extensions are inserted axially. In the middle of the brush holder component 17th is a central pipe stump 36 formed of a bearing 38 for the rotor shaft 20th records. For example, the warehouse 38 the rotor shaft 20th into the pipe stump 36 pressed in. This becomes the commutator 55 on the rotor shaft 20th exactly to the brush brushes 26th positioned. The brush holder component 17th has a base plate 21st transverse to the axial direction 24 on where a breakthrough 96 for the axial implementation of expansion tabs 104 in the direction of insertion 25th along the axial direction 24 is trained. The expanding tabs 104 are on a metal component 102 molded, this one at the second end 52 the hammer brush 27 is arranged for their attachment. The two expanding tabs 104 were after they were inserted into the breakthrough 96 spread open so that they make an undercut with the breakthrough 96 regarding the direction of insertion 25th form, for example, in more detail 4th is shown. The metal component 102 is in particular with an interference suppression component - for example an interference suppression choke 99 - electrically contacted, also in the brush holder component 17th is arranged.

In 3 ist ein Bürstenträger 17 gemäß 2 axial von unten dargestellt. An den ersten Ende 51 der Federarme 50 der Hammerbürsten 27 sind die Kohlen 26 angeordnet. An den zweiten gegenüberliegenden Enden 52 sind die Federarme 50 an Kontaktelementen 103 befestigt, die in Aufnahmetaschen 61 im Bürstenhalter 17 eingepresst sind. Diese Aufnahmetaschen 61 sind zum Polgehäuse 12 hin offen ausgebildet und weisen zum Getriebegehäuse 14 hin eine Bodenfläche 63 auf. Diese Bodenfläche 63 ist Teil der Grundplatte 21 und ist hier als Kunststoff-Trägerbauteil 100 ausgebildet, in das der Durchbruch 96 für die Spreizlaschen 104 ausgeformt ist. Beim Einpressen der Kontaktelemente 103 in Einsteckrichtung 25 werden gleichzeitig die Spreizlaschen 104 entlang der Einsteckrichtung 25 durch den Durchbruch 96 hindurch gesteckt. Anschließend werden die Spreizlaschen 104 derart plastisch umgeformt, dass sie einen axialen Formschluss mit dem Durchbruch 96 bilden, wie dies in 4 dargestellt ist. In Axialrichtung 24 ist gegenüberliegend zu den Spreizlaschen 104 an dem Metall-Bauteil 102 beispielsweise eine Kontaktlasche 108 angeformt, die mit einer elektrischen Stromversorgung für die Hammerbürste 27 verbunden wird. Bevorzugt sind die Kontaktlaschen 108 mit den Entstördrosseln 99 verbunden, die in entsprechende Ausnehmungen 101 des Bürstenhalters 17 eingefügt werden können.In 3 is a brush holder 17th according to 2 shown axially from below. At the first end 51 the spring arms 50 the hammer brushes 27 are the coals 26th arranged. At the second opposite ends 52 are the spring arms 50 on contact elements 103 attached, which in pockets 61 in the brush holder 17th are pressed in. These pockets 61 are to the pole housing 12 designed to be open and point to the transmission housing 14th a floor area 63 on. This floor space 63 is part of the base plate 21st and is here as a plastic carrier component 100 formed into which the breakthrough 96 for the expansion tabs 104 is formed. When pressing in the contact elements 103 in the direction of insertion 25th are simultaneously the expansion tabs 104 along the direction of insertion 25th through the breakthrough 96 put through. Then the expansion tabs 104 plastically deformed in such a way that they form an axial form fit with the opening 96 form like this in 4th is shown. In the axial direction 24 is opposite to the expansion tabs 104 on the metal component 102 for example a contact tab 108 molded with an electrical power supply for the hammer brush 27 is connected. The contact tabs are preferred 108 with the suppression chokes 99 connected to the corresponding recesses 101 of the brush holder 17th can be inserted.

Anhand der 4 ist das Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Verbindung 11 zwischen dem Metall-Bauteil 102 und dem Kunststoff-Trägerbauteil 100 dargestellt. In 4a sind die beiden Spreizlaschen 104 entlang der Einsteckrichtung 25 in den Durchbruch 96 mittels eines Haltewerkzeugs 110 eingeschoben. Die beiden voneinander abgewandten Außenseiten 107 der Spreizlaschen 104 erstrecken sich näherungsweise parallel zueinander und parallel zur Einsteckrichtung 25. Der Durchbruch 96 weist schräge Flächen 98 auf, die einen Spreizwinkel 95 zu den Außenseiten 107 bilden. Die beiden Spreizlaschen 104 bilden mit ihren einander zugewandten Seiten 106 einen Konus 111 in den ein Spreizwerkzeug 112 entgegen der Einsteckrichtung 25 eingefügt werden kann. Die beiden einander zugewandten Seiten 106 sind im Bereich 113 ihrer Anbindung an das Metall-Bauteil 102 über einen abgerundeten Verbindungsbereich 114 miteinander verbunden. In 4a wird das Metall-Bauteil 102 mittels dem Haltewerkzeug 110 in Einsteckrichtung 25 gegen die Bodenfläche 63 der Aufnahmetasche 61 gedrückt.Based on 4th is the manufacturing process of the compound of the invention 11 between the metal component 102 and the plastic carrier component 100 shown. In 4a are the two expanding tabs 104 along the direction of insertion 25th in the breakthrough 96 by means of a holding tool 110 inserted. The two outer sides facing away from each other 107 the expansion tabs 104 extend approximately parallel to one another and parallel to the direction of insertion 25th . The breakthrough 96 has sloping surfaces 98 on that an angle of spread 95 to the outsides 107 form. The two expanding tabs 104 form with their sides facing each other 106 a cone 111 in the an expanding tool 112 against the direction of insertion 25th can be inserted. The two sides facing each other 106 are in the area 113 their connection to the metal component 102 via a rounded connection area 114 connected with each other. In 4a becomes the metal component 102 by means of the holding tool 110 in the direction of insertion 25th against the floor area 63 the receiving pocket 61 pressed.

In 4b ist nun dargestellt, wie das Spreizwerkzeug 112 entgegen der Einsteckrichtung 25 zwischen den beiden Spreizlaschen 104 eingedrückt wird. Dadurch werden die beiden Spreizlaschen 104 soweit plastisch umgeformt, bis sie flächig an den schrägen Flächen 98 des Durchbruchs 96 anliegen. Während dem Eingreifen des Spreizwerkzeugs 112 wird auf das Metall-Bauteil 102 die ganze Zeit eine entsprechende Gegenkraft durch das Haltewerkzeug 110 aufgebracht. Die Spreizlaschen 104 sind in Einsteckrichtung 25 länger ausgebildet, als eine Tiefe 97 des Durchbruchs 96 im Kunststoff-Trägerbauteil 100. Dadurch können die freien Enden 105 der Spreizlaschen 104 quer zur Einsteckrichtung 25 über den Rand des Durchbruchs 96 hinaus in Richtung zur Grundplatte 21 hin umgebogen werden.In 4b is now shown how the spreader tool 112 against the direction of insertion 25th between the two expanding tabs 104 is pushed in. This will set the two expansion tabs 104 so far plastically deformed until they are flat on the sloping surfaces 98 of the breakthrough 96 issue. While the spreading tool is engaged 112 is on the metal component 102 all the time a corresponding counterforce through the holding tool 110 upset. The expanding tabs 104 are in the direction of insertion 25th formed longer than a depth 97 of the breakthrough 96 in the plastic carrier component 100 . This allows the free ends 105 the expansion tabs 104 across the direction of insertion 25th over the edge of the breakthrough 96 out towards the base plate 21st be bent over.

4c zeigt die fertige Verbindung 11 zwischen dem als Kontaktelement 103 ausgebildeten Metall-Bauteil 102 und dem als Bürstenhalter 17 ausgebildeten Kunststoff-Trägerbauteil 100. Das Spreizwerkzeug 112 und das Haltewerkzeug 110 können beide - insbesondere gleichzeitig - entfernt werden, da nun die beiden Spreizlaschen 104 mittels eines axialen Formschlusses zuverlässig im Durchbruch 96 befestig sind. Diese Verbindung 11 ist sehr zuverlässig und materialschonend, da die Spreizlaschen104 nur um einen relativ kleinen Spreizwinkel 95 von etwa 2° bis 20° - insbesondere etwa 3° bis 10° umgebogen werden. Dadurch kann ein ausreichender axialer Formschluss erzielt werden, ohne dass das Kunststoff-Trägerbauteil 100 beschädigt wird. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist das Kontaktelement 103 mit dem Federarm 50 der Hammerbürste 27 mittels Nieten 115 verbunden. Dabei ist das Kontaktelement 103 beispielsweise aus Kupfer hergestellt und der Federarm 50 beispielsweise aus einem Federstahl. Der Federarm 50 erstreckt sich dabei von der Aufnahmetasche 61 für das Kontaktelement 103 bis hin zum Kommutator 55, der zentral auf der Rotorwelle 20 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Metall-Bauteil 102 in Form eines Kontaktelements 103 als Biege-Stanzteil ausgebildet, an dem einstückig die Spreizlaschen 104 und gegenüberliegend die Kontaktlasche 108 ausgebildet sind. 4c shows the completed connection 11 between the as a contact element 103 trained metal component 102 and that as a brush holder 17th trained plastic carrier component 100 . The spreading tool 112 and the holding tool 110 Both can be removed - especially at the same time - as the two expanding tabs are now 104 reliable in the breakthrough by means of an axial form fit 96 are fastened. This connection 11 is very reliable and gentle on the material, as the expansion tabs 104 only open at a relatively small angle 95 from about 2 ° to 20 ° - in particular about 3 ° to 10 °. This allows a sufficient axial Form fit can be achieved without the plastic carrier component 100 damaged. In the embodiment of 4th is the contact element 103 with the spring arm 50 the hammer brush 27 by means of rivets 115 connected. Here is the contact element 103 for example made of copper and the spring arm 50 for example from a spring steel. The spring arm 50 extends from the receiving pocket 61 for the contact element 103 up to the commutator 55 that is centrally located on the rotor shaft 20th is arranged. In the exemplary embodiment, the metal component is 102 in the form of a contact element 103 designed as a bent stamped part on which the expansion tabs are integral 104 and opposite the contact tab 108 are trained.

In 5 ist eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbindung 11 dargestellt, bei dem das Kunststoff-Trägerbauteil 100 wiederum als Bürstenhalter 17 ausgebildet ist. Das Metall-Bauteil 102 ist hierbei als Köcher 70 ausgebildet, in dem eine Kohlebürste 71 in Radialrichtung 7 verschiebbar ist. Der Köcher 70 ist beispielsweise als Stanz-Biegeteil aus einem Stahlblech hergestellt und weist eine Längserstreckung 72 in Radialrichtung 7 auf. Die Kohlebürste 71 wird innerhalb des Köchers 70 in Radialrichtung 7 gegen den Kommutator 55 gepresst. An dem Köcher 70 sind einstückig Spreizlaschen 104 angeformt, die durch einen Durchbruch 96 in der Grundplatte 21 des Bürstenhalters 17 greifen. Im Ausführungsbeispiel sind an beiden Enden der Längserstreckung 72 jeweils zwei unmittelbar benachbarte Spreizlaschen 104 angeordnet. Die Tiefe 97 des Durchbruchs 96 ist hier verlängert, indem an der Unterseite der Grundplatte 21 axiale Fortsätze 73 angeformt sind, entlang derer sich die schrägen Flächen 98 des Durchbruchs 96 weiter erstrecken. Dabei werden die Spreizlaschen 104 mit samt dem Köcher 70 von oben in Axialrichtung 24 durch die Durchbrüche 96 eingefügt, wobei auch hier die axiale Länge der Spreizlaschen 104 größer ist, als die Tiefe 97 des Durchbruchs 96. Nach dem Einpressen des Spreizwerkzeugs 112 axial von unten zwischen die beiden Spreizlaschen 104 bilden diese wiederum einen axialen Formschluss mit den schrägen Flächen 98 des Durchbruchs 96.In 5 is a further embodiment of a connection according to the invention 11 shown in which the plastic carrier component 100 again as a brush holder 17th is trained. The metal component 102 is here as a quiver 70 formed in which a carbon brush 71 in radial direction 7th is movable. The quiver 70 is made, for example, as a stamped and bent part from sheet steel and has a longitudinal extension 72 in radial direction 7th on. The carbon brush 71 is inside the quiver 70 in radial direction 7th against the commutator 55 pressed. On the quiver 70 are one-piece expansion tabs 104 integrally formed by a breakthrough 96 in the base plate 21st of the brush holder 17th to grab. In the exemplary embodiment, the longitudinal extension is at both ends 72 two immediately adjacent expansion tabs 104 arranged. The depth 97 of the breakthrough 96 is extended here by at the bottom of the base plate 21st axial extensions 73 are formed, along which the inclined surfaces 98 of the breakthrough 96 extend further. The expansion tabs are thereby 104 including the quiver 70 from above in the axial direction 24 through the breakthroughs 96 inserted, the axial length of the expansion tabs here as well 104 is greater than the depth 97 of the breakthrough 96 . After pressing in the expanding tool 112 axially from below between the two expansion tabs 104 these in turn form an axial form fit with the inclined surfaces 98 of the breakthrough 96 .

In 6 ist eine weitere Darstellung gemäß 5 als Schnitt durch den Durchbruch 96 dargestellt. Dabei ist gut sichtbar, dass die Spreizlaschen 104 ausgehend von einer Grundfläche 74 des Köchers 70 näherungsweise rechtwinklig axial nach unten umgebogen sind. Im Bereich 113 der Anbindung der Spreizlaschen 104 an die Grundfläche 74 weisen die Spreizlaschen 104 eine Materialverjüngung 116 auf, damit die Spreizlaschen 104 durch das Spreizwerkzeug 112 leichter auseinandergebogen werden können. Der Konus 111 an den beiden einander zugewandten Seiten 106 der Spreizlaschen 104 erstreckt sich insbesondere über die gesamte Länge der Spreizlaschen 104 bis hin zum abgerundeten Verbindungsbereich 114 zwischen den beiden Spreizlaschen 104. Die beiden einander abgewandten Außenseiten 107 der Spreizlaschen 104 sind näherungsweise parallel zueinander und parallel zur Einsteckrichtung 25 ausgerichtet. Der Durchbruch 96 weist wieder schräge Flächen 98 auf, die den Spreizwinkel 95 zu den Außenseiten 107 der Spreizlaschen 104 bilden. Nachdem das Spreizwerkzeug 112 von unten in Axialrichtung 24 in den Konus 111 eingepresst wurde, liegen die Außenseiten 107 der Spreizlaschen 104 wieder flächig an den schrägen Flächen 98 des Durchbruchs 96 an. In 6 ist noch keine Kohlenbürste 71 in den Köcher 70 eingefügt. An der Oberseite des Grundplatte 21 sind Anlagestege 75 ausgebildet, an denen der Köcher 70 axial mit seiner Grundfläche 74 aufliegt. Dadurch ist gewährleistet, dass die von der Grundfläche 74 umgebogenen Spreizlaschen 104 sauber in den Durchbruch 96 eingreifen, ohne dass der Abwinklungsbereich 76 zwischen der Grundfläche 74 und den Spreizlaschen 104 an der oberen Kante des Durchbruchs 96 anliegt.In 6 is a further representation according to 5 as a cut through the breakthrough 96 shown. It is clearly visible that the expansion tabs 104 starting from a base area 74 of the quiver 70 are bent axially downwards at approximately right angles. In the area 113 the connection of the expansion straps 104 to the base 74 point the expansion tabs 104 a material rejuvenation 116 so that the expansion tabs 104 through the spreading tool 112 can be bent apart more easily. The cone 111 on the two sides facing each other 106 the expansion tabs 104 extends in particular over the entire length of the expansion tabs 104 up to the rounded connection area 114 between the two expanding tabs 104 . The two outer sides facing away from each other 107 the expansion tabs 104 are approximately parallel to each other and parallel to the direction of insertion 25th aligned. The breakthrough 96 shows sloping surfaces again 98 on that the spread angle 95 to the outsides 107 the expansion tabs 104 form. After the spreader 112 from below in the axial direction 24 into the cone 111 was pressed in, the outsides are 107 the expansion tabs 104 again flat on the sloping surfaces 98 of the breakthrough 96 on. In 6 is not yet a carbon brush 71 in the quiver 70 inserted. At the top of the base plate 21st are investment bars 75 trained on which the quiver 70 axially with its base 74 rests. This ensures that the from the base area 74 bent expansion tabs 104 clean in the breakthrough 96 intervene without affecting the bending area 76 between the base 74 and the expansion tabs 104 at the upper edge of the opening 96 is applied.

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Metall-Bauteil 100 als elektrisches Leiterelement 119 für die elektrische Kontaktierung einer Statorwicklung eines EC-Motors ausgebildet ist. Dabei ist das Kunststoff-Trägerbauteil 100 als Verschalteplatte 118 eines Stators ausgebildet, das axial oberhalb der Statorwicklungen angeordnet ist. Dabei sind die Leiterelemente 119 mittels der erfindungsgemäßen Verbindung 11 mit der Verschalteplatte 118 mittels Spreizlaschen 104 verbunden, die in einen entsprechenden Durchbruch 96 in der Verschalteplatte 118 durchgreifen.In 7th a further embodiment is shown in which the metal component 100 as an electrical conductor element 119 is designed for the electrical contacting of a stator winding of an EC motor. The plastic carrier component is here 100 as an interconnection plate 118 a stator is formed which is arranged axially above the stator windings. Here are the ladder elements 119 by means of the compound according to the invention 11 with the interconnection plate 118 by means of expanding tabs 104 connected that into a corresponding breakthrough 96 in the interconnection plate 118 take action.

In 7 ist eine weitere Ausführung einer Verbindung zwischen einem Metallbauteil 102 und einem Kunststoff-Trägerbauteil 100 dargestellt. Das Kunststoff-Trägerbauteil 100 ist hier als Anschlussplatte 118 für eine Statorwicklung ausgebildet, wie sie beispielsweise bei einem elektronisch kommutierten EC-Motor 10 angeordnet ist. Die Anschlussplatte 118 ist axial oberhalb der Statorwicklungen angeordnet und ist elektrisch mit dieser verbunden. Dazu sind als Metall-Bauteile 102 elektrische Leiterelemente 119 befestigt, die an einem Ende Kontaktbereiche 120 zur Verbindung mit der Statorwicklung aufweisen und an einem anderen Ende Anschluss-Pins 121 zur Verbindung mit einer Elektronikeinheit der elektrischen Maschine 10. Die Anschluss-Pins 121 sind beispielsweise in ein axiales Halteelement 122 eingesteckt, das einstückig aus Kunststoff mit der Anschlussplatte 118 ausgebildet ist. Zwischen dem Anschluss-Pin 121 und dem Kontaktbereich 120 weist das elektrische Leiterelement 119 bevorzugt gebogene und/oder neanderförmige Bereiche 117 auf, um einen Toleranzausgleich zwischen den Anschluss-Pins 121 und der Statorwicklung zur Verfügung zu stellen. Zur Befestigung des elektrischen Leiterelements 119 an der Anschlussplatte 118 sind am elektrischen Leiterelement 119 zwei benachbarte Spreizlaschen 104 in Axialrichtung 24 ausgebildet, die sich durch den Durchbruch 96 hindurch erstrecken, der in der Anschlussplatte 118 ausgebildet ist. Wie bei den bisherigen Ausführungen werden die beiden Spreizlaschen 104 nach deren Einfügen in den Durchbruch 96 mittels eines Spreizwerkzeugs 112 quer zur Einsteckrichtung 25 auseinandergebogen. Dabei liegen die Außenkanten 107 der Spreizlaschen 104 an den schrägen Flächen 98 des Durchbruchs 96 an, um einen axialen Formschluss mit der Anschlussplatte 118 zu bilden. Bevorzugt werden mehrere solche elektrischen Leiterelemente 119 auf einer Anschlussplatte 118 angeordnet, wobei bevorzugt mindestens drei Anschluss-Pins 121 für drei Phasen U, V, W der elektrischen Wicklung ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel der 7 wird das elektrische Leiterelement 119 in Axialrichtung 24 von oben nach unten mit den Spreizlaschen 104 in den Durchbruch 96 in der Trägerplatte 118 eingefügt. Dabei presst ein Haltewerkzeug 110 das elektrische Leiterelement 119 axial gegen die Anschlussplatte 118, während axial von unten das Spreizwerkzeug 112 zwischen die beiden Spreizlaschen 104 eingepresst wird, um diese quer zur Axialrichtung 24 plastisch auseinander zu spreizen. Die Kontaktbereiche 120 werden beispielsweise mittels einer Schweiß- oder Lötverbindung mit Verbindungsdrähten kontaktiert, die zwischen zwei Einzelzahnspulen der elektrischen Statorwicklung ausgebildet sind.In 7th is another embodiment of a connection between a metal component 102 and a plastic support component 100 shown. The plastic carrier component 100 is here as a connection plate 118 designed for a stator winding, as for example in an electronically commutated EC motor 10 is arranged. The connection plate 118 is arranged axially above the stator windings and is electrically connected to them. These are as metal components 102 electrical conductor elements 119 attached, the contact areas at one end 120 for connection to the stator winding and have connection pins at another end 121 for connection to an electronic unit of the electrical machine 10 . The connector pins 121 are for example in an axial retaining element 122 inserted, which is made in one piece from plastic with the connection plate 118 is trained. Between the connection pin 121 and the contact area 120 has the electrical conductor element 119 preferably curved and / or neandering areas 117 on to allow for tolerance compensation between the connector pins 121 and the stator winding available. For fastening the electrical conductor element 119 on the connection plate 118 are on the electrical conductor element 119 two adjacent expansion tabs 104 in the axial direction 24 trained, which is through the breakthrough 96 extend through that in the connection plate 118 is trained. As with the previous versions, the two expansion tabs 104 after inserting them into the opening 96 by means of an expanding tool 112 across the direction of insertion 25th bent apart. The outer edges are here 107 the expansion tabs 104 on the sloping surfaces 98 of the breakthrough 96 to create an axial form fit with the connection plate 118 to build. Several such electrical conductor elements are preferred 119 on a connection plate 118 arranged, with preferably at least three connection pins 121 for three phases U, V, W of the electrical winding are formed. In the embodiment of 7th becomes the electrical conductor element 119 in the axial direction 24 from top to bottom with the expanding tabs 104 in the breakthrough 96 in the carrier plate 118 inserted. A holding tool presses 110 the electrical conductor element 119 axially against the connection plate 118 , while axially from below the expanding tool 112 between the two expansion tabs 104 is pressed in to this transverse to the axial direction 24 to spread apart plastically. The contact areas 120 are contacted, for example, by means of a welded or soldered connection with connecting wires that are formed between two individual tooth coils of the electrical stator winding.

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 die Hammerbürste 27 an einem separat gefertigten Bürstenträger-Bauteil 17 oder in einem im Gehäuse der elektrischen Maschine 10 integrierten Bürstenträger 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 103 mit der Kontaktlasche 108 und den Spreizlaschen 104 können dabei ebenfalls an die entsprechende Anwendung angepasst werden. Die konkrete Form des Durchbruchs 96 mit seinen schrägen Flächen 98 und damit korrespondierend der Spreizwinkel 95 der Spreizlaschen 104 können ebenfalls variiert werden. Anstatt der Kohlen 26, 71 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 Antriebskomponenten im Motorraum, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.It should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of possible combinations of the individual features with one another are possible. For example, the hammer brush 27 on a separately manufactured brush holder component 17th or in one in the housing of the electrical machine 10 integrated brush holder 17th attached. The brush holder component 17th separate from a connector module 16 or be made in one piece with this. The specific shape of the contact element 103 with the contact tab 108 and the expansion tabs 104 can also be adapted to the corresponding application. The concrete form of the breakthrough 96 with its sloping surfaces 98 and the corresponding angle of spread 95 the expansion tabs 104 can also be varied. Instead of the coals 26th , 71 electrical grinding wheels made of other materials can also be used. The electric machine 10 is preferably used in a gear drive unit as an actuator in the motor vehicle, for example to adjust moving parts such as window panes, seat components, sunroof or drive components in the engine compartment, but is not limited to such applications.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102005057395 A1 [0003]
DE 102017223462 [0004]

Claims

Connection (11) of a plastic carrier component (100) with a metal component (102), which is used to energize a winding (56) of an electrical machine (10), with two approximately parallel expansion tabs (102) on the metal component (102). 104) are molded on, which are inserted along an insertion direction (25) through an opening (96) in the plastic carrier component (100) and then spread open by plastic bending in such a way that the expansion tabs (104) form a form fit with the opening (96 ) form with respect to the insertion direction (25).

Compound (11) according to Claim 1 , characterized in that the two expanding tabs (104) have free ends (105) and the mutually facing sides (106) of the free ends (105) form a cone (111) for an expanding tool (112).

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion tabs (104) in the area (113) of their connection to the metal component (110) have a material taper (116) in the bending direction, which enables the plastic bending of the expansion tabs ( 104) relieved.

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion tabs (104) are designed to be longer than a depth (97) of the opening (96) in the insertion direction (25).

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal component (100) is designed as a bent, stamped part on which the expansion tabs (104) are also punched out in one piece, and that in particular on the metal component ( 102) a rounded connection area (114) is arranged between the two expansion tabs (104), which prevents notches from being formed during expansion.

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the opening (96) has inclined side surfaces (98) which, compared to the insertion direction (25), have a spreading angle (95) of 3 ° to 30 ° - in particular 5 ° to 10 ° ° - form.

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that after the spreading tabs (104) have spread, their outer sides (107) facing away from one another rest flat against the inclined side surfaces (98) of the opening (96).

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal component (102) is designed as a contact element (103) of a hammer brush (27) or as a holder (70) of a carbon brush (71).

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element (103) is formed from copper, and a spring arm (50) of the hammer brush (27) is attached to the contact element (103), in particular by means of rivets (115) .

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the quiver (70) is formed from a steel sheet, and at both ends with respect to a longitudinal extension (72) of the carbon brush guide (74) has two expanding tabs (104) which extend preferably extend transversely to the longitudinal extension (72).

Connection (11) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal component (102) is designed as an electrical conductor element (119) which is fastened to a plastic carrier component (104) designed as a connection plate (118), wherein the electrical conductor element (119) has contact areas (120) which are connected to a stator winding, and has connection pins (121) for connection to an electronic unit.

Brush holder (17) of an electrical machine (10) with a connection (11) according to one of the Claims 1 - 10 , characterized in that the plastic carrier component (100) is designed as a brush carrier plate (21) which is arranged transversely to a rotor shaft (20) of the electrical machine (10), and the at least one opening (96) extends along the Axial direction (24), with the hammer brushes (27) or the quivers (70) for electrical contacting of a commutator (55) of a rotor (15) of the electrical machine (10) by means of the expanding tabs (104) on the brush holder plate (21) ) are attached.

Brush holder (17) Claim 12 , characterized in that the contact element (103) has a flat contact surface (58) on which a corresponding fastening surface (57) of the spring arm (50) rests, and a contact tab (108) on a side axially opposite to the expansion tabs (104) is formed on the contact element (103), an electrical conductor for power supply being welded or soldered to the contact tab (108) or connected by means of an insulation displacement connection, the contact element (108) - preferably in the axial direction (24) - in a The receiving pocket (61) is inserted in the brush holder (17) - and in particular the opening (96) is formed on a bottom surface (63) of the receiving pocket (61).

Electric machine (10), in particular for adjusting moving parts in motor vehicles, with a commutator (55) which is arranged on a rotor shaft (20) and can be energized by means of electric carbon contacts (26, 71), the carbon contacts (26, 71) being part of a brush holder (17) according to one of the preceding claims, which is arranged in a housing (12) of the electrical machine (10).

Method for producing a connection (11) according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the two expanding tabs (104) with the outer sides (107) facing away from one another, which are approximately parallel to one another, are inserted in the insertion direction (25) into the opening (96) in the plastic carrier component (100) - and in particular by means of a holding tool (110) ) - and then the expanding tabs (104) are bent apart transversely to the insertion direction (25) by means of an expanding tool (112) so that the outer sides (107) rest positively on the inclined side surfaces (98) of the opening (96).