DE112015002975T5

DE112015002975T5 - Bürstenhalterungsvorrichtung und Gleichstrommotor, der mit dieser ausgestattet ist

Info

Publication number: DE112015002975T5
Application number: DE112015002975.3T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Yoshida
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-03-30
Also published as: US20170162993A1; WO2015199187A1; CN106464095A; CN106464095B; JP2016010251A; JP6254490B2

Abstract

Ein Paar Bürstenhalterungen (17) sind an einem Basisteil (16) angeordnet, wobei sie einen Winkel von 90 Grad bilden und zu einem Kommutator (9) hin und wieder weg verschiebbar sind. Ein Paar Stützsäulen (25 und 26) stehen nebeneinander in einem Bereich zwischen den beiden Bürstenhalterungen (17) ab, Windungsabschnitte (27a und 28a) von Torsionsfedern (27 und 28) sind auf eine jeweilige Stützsäule (25 und 26) aufgesetzt, Arbeitsenden (27b und 28b), die sich ausgehend von den Windungsabschnitten (27a und 28a) erstrecken, lässt man sich an den jeweiligen Bürsten (18) abstützen, und Reaktionsenden (27c und 28c), die sich ausgehend von den Windungsabschnitten (27a und 28a) erstrecken, sind an Außenumfangsflächen der Stützsäulen (25 und 26) an den entsprechenden gegenüberliegenden Seiten gefasst und gehalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenhalterungsvorrichtung und auf einen mit dieser Bürstenhalterungsvorrichtung ausgestatteten Gleichstrommotor, wobei die Bürstenhalterungsvorrichtung Bürsten haltert und gegen einen Kommutator vorspannt, um einem Anker elektrische Energie zuzuführen.
STAND DER TECHNIK
Zur Verwendung in Gleichstrommotoren (nachstehend als Motoren bezeichnet) sind verschiedene Arten von Bürsten verfügbar, und unter Berücksichtigung von Anwendungen und dergleichen des Motors werden Bürsten der am besten geeigneten Bauart ausgewählt und übernommen. So wird zum Beispiel in einem Motor für einen elektrischen Fahrzeugfensterheber oder ein Schiebedach, ein Elektrowerkzeug oder dergleichen, bei dem eine relativ große Antriebskraft erforderlich ist, eine Bürstenhalterungsvorrichtung verwendet, um großformatige Bürsten sicher zu halten.
9 ist eine Draufsicht, die eine Bürstenhalterungsvorrichtung für einen 4-poligen Gleichstrommotor zeigt. Bei dieser herkömmlichen Bürstenhalterungsvorrichtung 101 sind an einem Basisteil 16 ein Paar Bürstenhalterungen 17 in einem 90-Grad-Intervall um eine Drehachse Lc eines Kommutators 9 angeordnet, und jeweilige Bürsten 18 sind durch die Bürstenhalterungen 17 so gehalten, dass sie sich in radialer Richtung des Kommutators 9 verschieben können. Ein Paar Stützsäulen 25 und 26 stehen in einem schmalen Winkelbereich der beiden Bürstenhalterungen 17 vom Basisteil 16 ab, Windungsabschnitte 27a und 28a von Torsionsfedern 27 und 28 (nachstehend als Federn bezeichnet) sind auf die jeweiligen Stützsäulen 25 und 26 aufgesetzt, und eine Trennwand 102 ist zwischen den beiden Federn 27 und 28 gebildet, um die elektrische Isolierung aufrechtzuerhalten.
Die ersten Enden der Federn 27 und 28 stützen sich als Arbeitsenden 27b und 28b an Umfangsrändern (auf der dem Kommutator 9 entgegengesetzten Seite) der Bürsten 18 ab und beaufschlagen die Windungsabschnitte 27a und 28a mit Sollbelastungen, während die zweiten Enden der Federn 27 und 28 als Reaktionsenden 27c und 28c durch die Trennwand 102 gehalten werden. Die Arbeitsenden 27b und 28b der Federn 27 und 28 sind so ausgelegt, dass sie durch die Elastizität der Windungsabschnitte 27a und 28a die Bürsten 18 zum Kommutator 9 hin vorspannen, wodurch dem Kommutator 9 über die Bürsten 18 elektrische Energie zugeführt wird.
Patentdokument 1 schlägt zum Beispiel eine andere Bürstenhalterungsvorrichtung vor. Auch bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 1 steht ein Paar Stützsäulen zwischen Bürstenhalterungen in einem 90-Grad-Intervall angeordnet ab, zwischen den Stützsäulen ist eine Trennwand zur elektrischen Isolierung gebildet, und eine Führungswand steht von einem Basisteil ab, um Reaktionsenden von Torsionsfedern zu halten, die auf die jeweiligen Stützsäulen aufgesetzt sind.
Des Weiteren schlägt Patentdokument 2 eine andere Bürstenhalterungsvorrichtung vor. Bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 2 wird ein Paar Bürsten durch eine einzelne Feder vorgespannt, womit sich die Bürsten auch eine zur Halterung der Feder verwendete Stützsäule teilen. Wenn ein Windungsabschnitt der Feder um die Stützsäule herum aufgesetzt ist, sind entgegengesetzte Enden der Feder so ausgelegt, dass sie sich als Arbeitsenden an Umfangsrändern der jeweiligen Bürsten abstützen und diese zum Kommutator hin vorspannen.
DOKUMENTE AUS DEM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanisches Patent mit der Offenlegungsnummer 2006-320152
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 4485889

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Motoren werden üblicherweise mit Maßnahmen gegen Durchbrennen versehen, und je nach Anwendung können auch Maßnahmen gegen elektrisches Rauschen erforderlich sein. Infolgedessen sind zusätzlich zu einer Bürstenhalterung sowie zu Stützsäulen und Federn verschiedene Elemente wie zum Beispiel ein PTC-Durchbrennschutz-Thermistor, ein gegen das elektrische Rauschen wirkender Varistor, ein Ferritkern, ein Kondensator sowie ein Widerstand am Basisteil der Bürstenhalterungsvorrichtung angeordnet, wodurch am Basisteil wenig Platz übrig bleibt. Deshalb ist es zur Verkleinerung des Motors wesentlich, die Raumausnutzung am Basisteil zu verbessern, und eine wichtige Aufgabe besteht insbesondere darin, die Belegungsfläche von Bauteilen im Bereich um die Stützsäulen herum zu reduzieren.
Da die Trennwand 102 zwischen den beiden Stützsäulen 25 und 26 gebildet ist, um die Federn 27 und 28 elektrisch zu isolieren und die Reaktionsenden 27c und 28c zu halten, können bei der in 9 gezeigten herkömmlichen technischen Lösung die beiden Stützsäulen 25 und 26 einander nicht weit genug angenähert werden, da die Stützwand 102 dies verhindert, was für die Reduzierung der Belegungsfläche und somit für die Verkleinerung des Motors nicht gerade als vorteilhaft anzusehen ist.
Ferner ist bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 1 die Belegungsfläche von Bauteilen im Bereich um die Stützsäulen noch größer als die in 9 gezeigte, weil zusätzlich zu der Trennwand zur elektrischen Isolierung der Federn die Führungswand ausgebildet ist, um die Reaktionsenden zu halten.
Ferner teilen sich bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 2 die beiden Bürsten die Stützsäule und die Feder, was auf den ersten Blick zu einer Reduzierung der Belegungsfläche beizutragen scheint, tatsächlich jedoch einen Faktor darstellen könnte, der zur Vergrößerung des Motors führt.
So folgen zum Beispiel bei der herkömmlichen technischen Lösung von 9 die Arbeitsenden 27b und 28b der Federn 27 und 28 Kreisbahnen um die Stützsäulen 25 und 26 (genauer gesagt die vorderen Abschnitte a der Arbeitsenden 27b und 28b am jeweiligen Außenumfang der Windungsabschnitte 27a und 28a), wie durch Pfeile angegeben ist. Deshalb ist es zur konstanten und korrekten Beaufschlagung der sich aufgrund des Verschleißes allmählich verkürzenden Bürsten 18 wünschenswert, die Stützsäulen 25 und 26 nahe am Mittelpunkt der Gesamtlänge l in einer Verschieberichtung der Bürsten 18 anzuordnen. Dies gilt auch für die technische Lösung von Patentdokument 2.
Weil sich die zulässigen Ausschläge der Arbeitsenden 27b und 28b in Gleitrichtung der Bürsten 18 mit den Längen von den Windungsabschnitten 27a und 28a bis zu den Arbeitsenden 27b und 28b ändern (also die Abstände zwischen den Stützsäulen 25 und 26 und den Bürsten 18), besteht eine Begrenzung dahingehend, wie weit die Stützsäulen 25 und 26 den Bürsten 18 angenähert werden können. Weil es die herkömmliche technische Lösung erlaubt, die Positionen der Stützsäulen 25 und 26 mit Bezug auf die jeweiligen Bürsten 18 individuell einzustellen, können die Stützsäulen 25 und 26 so nahe wie möglich an den jeweiligen Bürsten 18 angeordnet und dabei die Ausschläge sichergestellt werden, während gleichzeitig auf Verschleiß zurückzuführende Veränderungen der Bürstenlängen korrigiert werden.
Bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 2, bei der eine Stützsäule 201 gemeinsam benutzt wird, ist die Position der Stützsäule 201 zwangsläufig auf den Schnittpunkt der Linien begrenzt, die sich in einer senkrechten Richtung ausgehend von den Mittelpunkten der Gesamtlängen l der beiden Bürsten 18 erstrecken, weil die Stützsäule 201 so angeordnet werden muss, dass sie sich an den Mittelpunkten der Gesamtlängen l beider Bürsten 18 befindet, wie in einem schematischen Blockschaubild von 10 gezeigt. Infolgedessen ist die Stützsäule 201 an einer Stelle angeordnet, die von beiden Bürsten 18 weit entfernt und auch von der Drehachse Lc des Kommutators 9 entfernt ist, wodurch man keine andere Wahl hat, als den Durchmesser des Basisteils 16 zu vergrößern, was zu einer Vergrößerung des Motors beiträgt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehende Problem zu lösen, und sie hat zur Aufgabe, eine Bürstenhalterungsvorrichtung, bei der die Belegungsfläche von Bauteilen im Bereich um die von einem Basisteil abstehenden Stützsäulen herum reduziert und dadurch ein Motor verkleinert werden kann, sowie einen mit dieser Bürstenhalterungsvorrichtung ausgestatteten Gleichstrommotor bereitzustellen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellung einer Bürstenhalterungsvorrichtung gekennzeichnet, die Folgendes aufweist: ein Paar Bürstenhalterungen, die an einem Basisteil angeordnet sind, um jeweils eine Bürste in einer zu einer Außenumfangsfläche eines Kommutators senkrechten Richtung verschiebbar zu halten; eine erste und eine zweite Stützsäule, die in einem Bereich zwischen den beiden Bürstenhalterungen nebeneinander abstehen; und eine erste und eine zweite Torsionsfeder, die Windungsabschnitte um die jeweiligen Stützsäulen herum aufweisen, erste Enden, die sich ausgehend von den Windungsabschnitten so erstrecken, dass sie sich als Arbeitsenden an den jeweiligen Bürsten abstützen, und zweite Enden, die sich ausgehend von den Windungsabschnitten so erstrecken, dass sie von Außenumfangsflächen der Stützsäulen an den jeweiligen entgegengesetzten Seiten als Reaktionsenden gehalten sind.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, werden die Reaktionsenden der Torsionsfedern von den Stützsäulen an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten gehalten, und Reaktionskräfte, die entstehen, wenn die Bürsten von den Arbeitsenden beaufschlagt werden, werden von den Stützsäulen an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten aufgenommen, wodurch es sich erübrigt, eine Trennwand zwischen der ersten und zweiten Stützsäule zu installieren, um die Reaktionsenden zu halten, und wodurch es möglich wird, die beiden Stützsäulen um einen Abstand einander anzunähern, der der Stärke der Trennwand entspricht. Da die Torsionsfedern jeweils an einer der beiden Stützsäulen gelagert sind, können ferner die Positionen der Stützsäulen in Bezug zu jeder der Bürsten individuell eingestellt werden, wodurch es möglich wird, die Stützsäulen an geeigneten Stellen nahe den Bürsten anzuordnen und dadurch das Basisteil zu verkleinern.
Als zweiter Aspekt ist die erste Torsionsfeder wünschenswerterweise an einer Basisseite der ersten Stützsäule angeordnet, die zweite Torsionsfeder ist an einer Spitzenseite der zweiten Stützsäule angeordnet, die Torsionsfedern sind in einer solchen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet, dass sie in Axialrichtung eine unterschiedliche Höhenlage haben, das Arbeitsende erstreckt sich ausgehend von der Spitzenseite des Windungsabschnitts der ersten Torsionsfeder, und das Arbeitsende erstreckt sich ausgehend von der Basisseite des Windungsabschnitts der zweiten Torsionsfeder.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, rücken auch die Positionen zusammen, an denen sich die Arbeitsenden an den Bürsten abstützen, weil die Arbeitsenden der beiden Torsionsfedern in Axialrichtung der Stützsäulen nahe beieinander liegen. Infolgedessen werden die beiden Bürsten in ähnlicher Weise vorgespannt und können sich dadurch gleichmäßig abnutzen.
Als dritter Aspekt weisen die erste und zweite Stützsäule wünschenswerterweise ein Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil und ein Basisrichtungs-Begrenzungsteil auf, die an jeweils der ersten und zweiten Stützsäule ausgebildet sind, um Bewegungen der ersten und zweiten Torsionsfeder einzuschränken, sodass sich die Torsionsfedern in Axialrichtung der Stützsäulen voneinander beabstandet an einer Basisseite bzw. Spitzenseite der Stützsäulen befinden.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, wird jeglicher durch einen Kontakt zwischen den Torsionsfedern verursachte Kurzschluss verhindert, da die erste und zweite Torsionsfeder in Axialrichtung der Stützsäulen voneinander beabstandet sind. Da in einem Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Stützsäule die Drähte der Windungsabschnitte der beiden Torsionsfedern in Axialrichtung der Stützsäulen hintereinander angeordnet sind, können die Stützsäulen einander größtmöglich angenähert werden.
Als vierter Aspekt ist das Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder wünschenswerterweise eine Auflagefläche, die an einem Basisende der ersten Stützsäule am Basisteil ausgebildet ist und an der sich der Windungsabschnitt der ersten Torsionsfeder abstützt; das Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder ist eine Auflagefläche, die an einem Spitzenende eines im Durchmesser erweiterten Abschnitts der zweiten Stützsäule ausgebildet ist und an der sich der Windungsabschnitt der zweiten Torsionsfeder abstützt; das Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder ist ein Halteabschnitt, der an einem Basisende des im Durchmesser erweiterten Abschnitts der zweiten Stützsäule ausgebildet ist und sich an einer Spitzenseite des Reaktionsendes der ersten Torsionsfeder befindet; und das Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder ist ein Halteabschnitt, der an einem Spitzenende der ersten Stützsäule ausgebildet ist und sich an einer Spitzenseite des Reaktionsendes der zweiten Torsionsfeder befindet.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, wird durch Ausbildung eines großdurchmessrigen Abschnitts nur aufseiten der zweiten Stützsäule ein Höhenunterschied bezüglich der Auflageflächen der beiden Stützsäulen hervorgerufen, wodurch die Torsionsfedern versetzt angeordnet sind, und somit fungieren die jeweiligen Auflageflächen als Begrenzungsteile in Basisrichtung bzw. Basisrichtungs-Begrenzungsteile. Ferner ist es durch einfache Ausbildung der Halteabschnitte an den jeweiligen Stützsäulen möglich, die Halteabschnitte als Begrenzungsteile in Spitzenrichtung bzw. Spitzenrichtungs-Begrenzungsteile fungieren zu lassen. Dadurch wird es möglich, mit minimalem Aufwand die Bewegungen beider Torsionsfedern in Axialrichtung zu begrenzen.
Als fünfter Aspekt ist der sich ausgehend vom Windungsabschnitt der ersten Torsionsfeder erstreckende Abschnitt zur Spitzenseite der Stützsäule hin abgewinkelt, und der sich ausgehend vom Windungsabschnitt der zweiten Torsionsfeder erstreckende Abschnitt ist zur Basisseite der Stützsäule hin abgewinkelt.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, sind die erste und zweite Torsionsfeder an der Basisseite bzw. Spitzenseite der Stützsäulen angeordnet und in Axialrichtung der Stützsäulen voneinander beabstandet, um Kurzschlüsse zu verhindern, und da die abstehenden Abschnitte von den jeweiligen Windungsabschnitten weggebogen sind, kommen die Arbeitsenden der beiden Torsionsfedern in ihrer Position in Axialrichtung der Stützsäulen einander näher. Infolgedessen werden die beiden Bürsten gleichmäßiger vorgespannt und können sich dadurch gleichmäßiger abnutzen.
Als sechster Aspekt sind die erste und zweite Torsionsfeder wünschenswerterweise aus identischen Bauteilen mit derselben Form gebildet, und die Windungsabschnitte sind in zueinander umgekehrter Lage auf die jeweiligen Stützsäulen aufgesetzt.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, wird durch den Einsatz der aus identischen Bauteilen hergestellten Torsionsfedern eine Kostenreduzierung ermöglicht.
Als siebter Aspekt ist wünschenswerterweise ein zwischen der ersten und zweiten Stützsäule gebildeter Zwischenraum größer als eine Stärke von Drähten, aus denen die erste und zweite Torsionsfeder gebildet sind, und kleiner als die doppelte Stärke der Drähte.
Wenn die Bürstenhalterungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, kann die Bürstenhalterungsvorrichtung noch weiter verkleinert werden, während gleichzeitig die Torsionsfedern an vorbestimmten Stellen platziert sind.
Als achter Aspekt wird durch die vorliegende Erfindung wünschenswerterweise ein Gleichstrommotor bereitgestellt, der mit der Bürstenhalterungsvorrichtung nach einem der oben genannten Aspekte 1 bis 7 ausgestattet ist.
Wenn der Gleichstrommotor wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, ermöglicht die Bürstenhaltungsvorrichtung den Betrieb und die Wirkungsweise des jeweiligen Aspekts.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Bei der Bürstenhalterungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und dem mit dieser Bürstenhalterungsvorrichtung ausgestatteten Gleichstrommotor kann die Belegungsfläche von Bauteilen im Bereich um die am Basisteil abstehenden Stützsäulen reduziert und dadurch der Motor verkleinert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die einen Motor 1 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Bürstenhalterungsvorrichtung mit Blick von einer Rückseite des Motors zeigt.
3 ist eine Seitenansicht der Bürstenhalterungsvorrichtung entsprechend einer in Richtung von Pfeil A in 2 gesehenen Blickrichtung.
4 ist eine perspektivische Ansicht, in der die Bürstenhalterungsvorrichtung in einem zusammengebauten Zustand gezeigt ist.
5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Bürstenhalterungsvorrichtung entsprechend 4.
6 ist eine 3 entsprechende Seitenansicht, in der gezeigt ist, wie Federdrähte in einem Zwischenraum zwischen zwei Stützsäulen angeordnet sind.
7 ist eine 2 entsprechende Draufsicht, in der ein Basisteil alleine gezeigt ist.
8 ist eine 3 entsprechende Seitenansicht, in der das Basisteil alleine gezeigt ist.
9 ist eine Draufsicht, die eine herkömmliche Bürstenhalterungsvorrichtung zeigt.
10 ist eine schematische Abbildung, in der ein Vergleich der räumlichen Lagen von Stützsäulen zwischen der herkömmlichen technischen Lösung und Patentdokument 2 dargestellt ist.
ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es werden nun eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Bürstenhalterungsvorrichtung und eine Ausführungsform eines Gleichstrommotors beschrieben, der mit dieser Bürstenhalterungsvorrichtung ausgestattet ist. Der Gleichstrommotor der vorliegenden Ausführungsform ist als 4-poliger Motor ausgelegt, bei dem zwei Bürsten an einem Basisteil in einem 90-Grad-Intervall um eine Drehachse eines Kommutators herum angeordnet sind, und der zum Antrieb eines Fahrzeugfensterhebers verwendet wird.
1 ist eine Schnittansicht, die den Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, wobei die Unterseite von 1 der Vorderseite des Motors 1 entspricht, von der aus eine Abtriebswelle 1a hervorsteht, und die Oberseite der Rückseite des Motors 1 entspricht.
Ein Gehäuse 2 des Motors 1 umfasst ein mit einem geschlossenen Ende versehenes, zylindrisches Metallgehäuse 3, das zur Rückseite hin offen ist, und eine Kopfplatte 4, welche die Öffnung des Gehäuses 3 verschließt. Vierpolige Feldmagnete 5 sind an einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 3 mittels Klebstoff befestigt, sodass die Feldmagnete 5 als Stator fungieren. Ein Rotor 6 ist innerhalb der Feldmagnete 5 angeordnet, wobei der Rotor 6 eine Drehwelle 7, einen Anker 8 und einen Kommutator 9 aufweist.
Die Vorderseite der Drehwelle 7 des Rotors 6 ist über ein im Metallgehäuse 3 vorgesehenes Lager 10 drehbar gelagert, und die Rückseite der Drehwelle 7 ist über ein in der Kopfplatte 4 vorgesehenes Lager 11 drehbar gelagert, wobei die Drehwelle 7 zur Vorderseite aus dem Gehäuse 2 hervorragt, um als die Abtriebswelle 1a zu dienen. Der Anker 8 weist einen an der Drehwelle 7 befestigten Kern 12 und eine um den Kern 12 gewickelte Wicklung 13 auf, während zwischen einer Außenumfangsfläche des Kerns 12 und einer Innenumfangsfläche der Feldmagnete 5 ein vorbestimmter lichter Abstand als Magnetspalt gebildet ist. Der Kommutator 9 ist an der Drehwelle 7 auf der Rückseite des Ankers 8 montiert und elektrisch an die Wicklung 13 angeschlossen, obwohl dies nicht dargestellt ist.
Eine Bürstenhalterungsvorrichtung 15 ist in dem Gehäuse 2 angeordnet, das den Kommutator 9 beherbergt. Nachstehend wird eine Auslegung der Bürstenhalterungsvorrichtung 15 beschrieben.
2 ist eine Draufsicht, die die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 mit Blick von der Rückseite des Motors 1 aus zeigt, 3 ist eine Seitenansicht entsprechend einer Ansicht in Richtung von Pfeil A in 2, 4 ist eine perspektivische Ansicht, in der die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 gezeigt ist, 5 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht entsprechend 4, 6 ist eine 3 entsprechende Seitenansicht, in der gezeigt ist, wie Federdrähte in einem Zwischenraum zwischen zwei Stützsäulen angeordnet sind, 7 ist eine 2 entsprechende Draufsicht, in der das Basisteil alleine gezeigt ist, und 8 ist eine 3 entsprechende Seitenansicht, in der das Basisteil alleine gezeigt ist, wobei die Oberseite von 3 bis 6 und 8 jeweils der Rückseite des Motors 1 entspricht.
Die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 umfasst ein Basisteil 16, das der Rückseite des Motors 1 entspricht, und Bauteile wie etwa die Bürstenhalterungen 17 und Torsionsfedern 27 und 28, die an einer Oberfläche des Basisteils 16 (nachstehend bezeichnet als „am Basisteil“) montiert sind, die auch der Rückseite des Motors 1 entspricht. Das Basisteil 16 besteht aus einem synthetischen Kunststoffmaterial, das insgesamt wie eine Scheibe geformt und im Nahbereich einer Öffnung des Metallgehäuses 3 angeordnet ist. Wie in 2 und 4 gezeigt, ist der Kommutator 9 des Rotors 6 durch eine in der Mitte vorgesehene Durchgangsöffnung 16a durchgeführt und steht vom Basisteil 16 geringfügig zur Rückseite hin vor.
In der folgenden Beschreibung sind, wie in 4 gezeigt, die Richtungen am Basisteil 16 wie folgt festgelegt: eine Richtung entlang der Drehachse Lc des Kommutators 9 ist als Axialrichtung definiert, eine Richtung senkrecht zur Drehachse Lc ist als Radialrichtung definiert, und eine Richtung, die einen Kreisbogen um die Drehachse Lc beschreibt, ist als Umfangsrichtung definiert.
Wie in 2, 4 und 5 zu sehen ist, sind zwei Bürstenhalterungen 17 am Basisteil 16 angeordnet, die einen Winkel von 90 Grad in Umfangsrichtung um die Drehachse Lc des Kommutators 9 bilden. Jede der Bürstenhalterungen 17 besteht aus einem metallischen Material und ist als rechteckiger Quader ausgebildet, an dem in Radialrichtung des Kommutators 9 entgegengesetzte Flanken und eine Seite (die der Unterseite in 5 entspricht), die dem Basisteil 16 gegenüberliegt, offen sind. Ein Paar zum Basisteil 16 vorstehende Halteabschnitte 17a sind einstückig mit den Bürstenhalterungen 17 ausgebildet, und diese Halteabschnitte 17a sind in im Basisteil 16 vorgesehene Halteöffnungen 16b eingesetzt und werden dann an der Rückseite umgebogen, wodurch die Bürstenhalterungen 17 an vorbestimmten, zueinander unter 90 Grad angeordneten Positionen am Basisteil 16 befestigt sind.
Eine Kohlebürste 18 (nachstehend einfach nur als Bürste bezeichnet), die als rechteckiger Quader ausgebildet ist, wird von einer Außenumfangsseite des Basisteils 16 her in eine jeweilige Bürstenhalterung 17 eingeführt und darin gehalten, wobei die Bürsten 18 durch die jeweiligen Bürstenhalterungen 17 so geführt sind, dass sie in Radialrichtung, d. h. in zum Kommutator 9 senkrechten Richtungen verschiebbar sind. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Flanke jeder Bürste 18 in Umfangsrichtung mit einem Ende eines Zuleitungsdrahts 19 zur Stromversorgung verbunden, und das andere Ende des Zuleitungsdrahts 19 erstreckt sich über dem Basisteil 16, durchdringt einen zentralen Abschnitt eines Ferritkerns 20 und ist über einen Lötpunkt 21 an ein Ende eines ummantelten Anschlussdrahts 22 angeschlossen. Jeder ummantelte Anschlussdraht 22 verläuft zur Außenumfangsseite des Basisteils 16, um dort an ein Anschlussstück (nicht dargestellt) angeschlossen zu werden, sodass über dieses Anschlussstück von außen Energie zugeführt wird.
Ein Ende des Kondensators 23 ist mit dem Lötpunkt 21 zwischen dem jeweiligen Zuleitungsdraht 19 und dem ummantelten Anschlussdraht 22 verbunden, und das andere des Kondensators 23 ist an das Metallgehäuse 3 angeschlossen. Die Ferritkerne 20 und die Kondensatoren 23 stellen Bauteile für Maßnahmen gegen elektrisches Rauschen dar, und am Basisteil sind verschiedene Bauteile wie zum Beispiel ein Durchbrennschutz-PTC-Thermistor und ein gegen elektrisches Rauschen wirkender Varistor vorgesehen, obwohl diese nicht dargestellt sind.
Wie nachfolgend beschrieben, nutzen sich die Bürsten 18 während des Betriebs des Motors 1 aufgrund des Gleitkontakts mit einer Außenumfangsfläche des Kommutators 9 allmählich ab, und die Zuleitungsdrähte 19 sowie die Arbeitsenden 27b und 28b der Torsionsfedern 27 und 28 verschieben sich in ihrer Position nach und nach in Richtung zum Kommutator 9, wenn die Länge der Bürsten abnimmt. Deshalb sind an entgegengesetzten Flanken jeder Bürstenhalterung 17 in Umfangsrichtung Schlitze 17b ausgebildet, um eine räumliche Behinderung zwischen diesen Bauteilen 19, 27b, 28b zu vermeiden.
In dem schmalen Winkelbereich (einem Bereich innerhalb von 90 Grad) der beiden Bürstenhalterungen 17 am Basisteil 16 stehen zwei Stützsäulen 25 und 26 gleicher Höhe zur Rückseite des Motors 1 in solcher Weise ab, dass sie auf entgegengesetzten Seiten eines kleinen Zwischenraums G1 in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen von den jeweiligen Bürstenhalterungen 17 nebeneinanderliegen. Infolgedessen sind, wie in 2 und 7 gezeigt ist, die Bürstenhalterungen 17 wie auch die Stützsäulen 25 und 26 in symmetrischer räumlicher Beziehung zueinander auf den entgegengesetzten Seiten einer gedachten Linie La angeordnet, die den schmalen Winkelbereich der Bürstenhalterungen 17, der sich in der Außenumfangsrichtung ausgehend von der Drehachse Lc des Kommutators 9 erstreckt, in gleiche Hälften teilt. Die Stützsäulen 25 und 26 werden während der Formgebung des Basisteils 16 einstückig ausgebildet.
In der folgenden Beschreibung wird die Stützsäule auf der linken Seite von 2 als erste Stützsäule 25 bezeichnet, während die Stützsäule auf der rechten Seite von 2 als zweite Stützsäule 26 bezeichnet wird, und Richtungen am Basisteil 16 werden beruhend auf einer Spitzenseite (der Rückseite des Motors 1 entsprechend) und einer Basisseite (der Vorderseite des Motors 1 entsprechend) definiert, die mit Bezug auf die Stützsäulen 25 und 26 festgelegt sind.
Wie in 5 bis 8 gezeigt, ist eine der Spitzenseite zugewandte, kreisbogenförmige Auflagefläche 25a (Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder) als Aussparung in einem Bereich ausgebildet, der das Basisende der ersten Stützsäule 25 am Basisteil 16 umgibt, während ein Halteabschnitt 25b (Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder) so vorgesehen ist, dass er an einer Außenumfangsfläche eines Spitzenendes der ersten Stützsäule 25 seitlich absteht.
An der Spitzenseite hat die zweite Stützsäule 26 denselben Durchmesser wie die erste Stützsäule 25, an der Basisseite ist ein im Durchmesser erweiterter Abschnitt 26a ausgebildet, der im Durchmesser größer als die Spitzenseite ist, und darüber hinaus ist an der Basisseite des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a ein im Durchmesser reduzierter Abschnitt 26b ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser hat und sich zu einer Fläche an der Basisseite des Basisteils 16 erstreckt (Unterseite in 8). Der im Durchmesser erweiterte Abschnitt 26a und der im Durchmesser reduzierte Abschnitt 26b sind teilweise in das Basisteil 16 integriert, und demzufolge steht die zweite Stützsäule 26 am Basisteil 16 ab.
Wie in der Draufsicht in 7 zu sehen ist, ist derjenige Teil des Außenumfangs des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a, der sich aufseiten der ersten Stützsäule 25 befindet, mittels einer Auskehlung 26c abgeflacht, und der vorbestimmte Zwischenraum G1 zwischen den vorstehend beschriebenen Stützsäulen 25 und 26 ist auch an der Stelle des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a beibehalten. Zwischen der Spitzenseite der zweiten Stützsäule 26 und dem im Durchmesser erweiterten Abschnitt 26a ist eine Stufe gebildet, und infolgedessen ist am Spitzenende des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a eine der Spitzenseite zugewandte Auflagefläche 26d (Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder) ausgebildet, die in der Draufsicht wie ein Kreisbogen aussieht.
Am Außenumfang des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a ist eine zur Außenumfangsseite des Basisteils 16 vorstehende Erhöhung 26e so ausgebildet, dass sie sich in Axialrichtung über die Länge des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a erstreckt. Zwischen einem Basisende der Erhöhung 26e und dem im Durchmesser reduzierten Abschnitt 26b ist eine Stufe ausgebildet, und infolgedessen ist ein Halteabschnitt 26f (Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder) an dem Basisende der Erhöhung 26e ausgebildet (bei dem es sich auch um ein Basisende des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a handelt), welcher der Basisseite zugewandt ist.
Die erste Torsionsfeder 27 (nachstehend als erste Feder bezeichnet) ist an der ersten Stützsäule 25 gelagert, und die zweite Torsionsfeder 28 (nachstehend als zweite Feder bezeichnet) ist an der zweiten Stützsäule 26 gelagert. Wie in 5 gezeigt, werden die Windungsabschnitte 27a und 28a für die erste und zweite Feder 27 und 28 gebildet, indem Drähte wie zum Beispiel Klavierdrähte oder Federdrähte aus rostfreiem Stahl zu einer schraubenförmigen Gestalt gewickelt werden, die Arbeitsenden 27b und 28b werden erzeugt, indem man Enden der Drähte an einer Seite von den Windungsabschnitten 27a und 28a abstehen lässt, und die Reaktionsenden 27c und 28c werden auf ähnliche Weise geschaffen, indem man Enden der Drähte auf der anderen Seite von den Windungsabschnitten 27a und 28a abstehen lässt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestehen die erste und zweite Feder 27 und 28 aus identischen Bauteilen mit derselben Form, und sie sind an der jeweiligen Stützsäule 25 und 26 in zueinander umgekehrter Lage gehaltert.
Die Innendurchmesser der Windungsabschnitte 27a und 28a der ersten und zweiten Feder 27 und 28 sind größer angesetzt als der Außendurchmesser der ersten Stützsäule 25 und ein Außendurchmesser desjenigen Teils der zweiten Stützsäule 26, der sich näher am Spitzenende befindet als der Abschnitt 26a mit erweitertem Durchmesser. Ferner ist der Zwischenraum G1, der zwischen den beiden Stützsäulen 25 und 26 gebildet ist, geringfügig größer angesetzt als die Stärke der Drähte, aus denen die Federn 27 und 28 gebildet sind, und geringfügig kleiner als die doppelte Stärke des Drahtes. Des Weiteren ist die Länge der Windungsabschnitte 27a und 28a der ersten und zweiten Feder 27 und 28 in Axialrichtung (die auch die Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 ist) geringfügig kleiner angesetzt als die halbe Länge der ersten und zweiten Stützsäule 25 und 26.
Wenn er auf die erste Stützsäule 25 aufgesetzt ist, bewirkt der Windungsabschnitt 27a der ersten Feder 27, dass sich das Basisende des Windungsabschnitts 27a an der Auflagefläche 25a des Basisteils 16 abstützt. In entsprechender Weise bewirkt der Windungsabschnitt 28a der zweiten Feder 28, wenn er auf die zweite Stützsäule 26 aufgesetzt ist, dass sich das Basisende des Windungsabschnitts 28a an der Auflagefläche 26d des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a abstützt. Da am Spitzenende der ersten Stützsäule 25 der Halteabschnitt 25b von dieser abstehend vorgesehen ist, wird die erste Feder 27 auf die erste Stützsäule 25 aufgesetzt, indem der Windungsabschnitt 27a geringfügig verformt wird und man den Windungsabschnitt 27a allmählich über den Halteabschnitt 25b wandern lässt.
Das Reaktionsende 27c der ersten Feder 27 erstreckt sich ausgehend von der Basisseite des Windungsabschnitts 27a und ist durch eine Außenumfangsfläche des durchmesserreduzierten Abschnitts 26b der zweiten Stützsäule 26 gehalten, während der Halteabschnitt 26f der zweiten Stützsäule 26 an der Spitzenseite des Reaktionsendes 27c liegt. Deshalb befindet sich, wie in 3 bis 4 gezeigt, die erste Feder 27 in Axialrichtung auf der Basisseite der ersten Stützsäule 25, wobei ihre Bewegung in Richtung Basisteil durch die Auflagefläche 25a am Basisteil 16 und ihre Bewegung in Richtung zur Spitze durch den Halteabschnitt 26f eingeschränkt ist.
Des Weiteren erstreckt sich das Reaktionsende 28c der zweiten Feder 28 von der Spitzenseite des Windungsabschnitts 28a und ist durch eine Außenumfangsfläche der ersten Stützsäule 25 gehalten, während sich der Halteabschnitt 25b der ersten Stützsäule 25 an der Spitzenseite des Reaktionsendes 28c der zweiten Feder 28 befindet. Daher liegt die zweite Feder 28 in Axialrichtung an der Spitzenseite der zweiten Stützsäule 26, wobei ihre Bewegung in Richtung Basisteil durch die Auflagefläche 26d des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a und ihre Bewegung in Richtung zur Spitze durch den Halteabschnitt 25b eingeschränkt ist.
Im Ergebnis sind die erste und zweite Feder 27 und 28 in der in 3 gezeigten Seitenansicht zueinander versetzt angeordnet, und eine Spitzenseite des Windungsabschnitts 27a der ersten Feder 27 und eine Basisseite des Windungsabschnitts 28a der zweiten Feder 28 sind in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 voneinander beabstandet, um einen Zwischenraum G2 zu bilden. Infolgedessen sind, wie in 6 gezeigt ist, die jeweiligen Drähte, die die Windungsabschnitte 27a und 28a der beiden Federn 27 und 28 bilden, in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 hintereinander angeordnet und durch den Zwischenraum G2 voneinander beabstandet, und zwar innerhalb des Zwischenraums G1 zwischen den Stützsäulen 25 und 26.
Das Arbeitsende 27b der ersten Feder 27 erstreckt sich ausgehend von der Spitzenseite des Windungsabschnitts 27a zur entsprechenden Bürste 18 und ist zur Spitzenseite der ersten Stützsäule 25 hin in eine gekröpfte Form gebogen, wodurch es zur Spitzenseite hin versetzt ist. Ferner erstreckt sich das Arbeitsende 28b der zweiten Feder 28 von der Basisseite des Windungsabschnitts 28a zur entsprechenden Bürste 18 und ist in Richtung zur Basisseite der zweiten Stützsäule 26 in eine gekröpfte Form gebogen, wodurch es zur Basisseite hin versetzt ist. Dementsprechend stimmen die Positionen (genauer gesagt die Mittellinien der jeweiligen Drähte) der Arbeitsenden 27b der beiden Federn 27 und 28 in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 miteinander überein.
Es ist anzumerken, dass die Art und Weise, wie die Arbeitsenden 27b und 28b abgewinkelt sind, um den räumlichen Versatz zwischen diesen zu erreichen, nicht auf die obige Art beschränkt ist, sondern nach Wunsch verändert werden kann. Zum Beispiel kann mit Bezug auf die Winkel, unter denen sich die Drähte ausgehend von den Windungsabschnitten 27a und 28a zu den Bürsten 18 erstrecken, das Arbeitsende 27b der ersten Feder 27 geringfügig näher an die Spitzenseite und das Arbeitsende 28b der zweiten Feder 28 geringfügig näher an die Basisseite gelegt werden. Auch so können die Arbeitsenden 27b und 28b in ähnlicher Weise versetzt werden.
Die Arbeitsenden 27b und 28b der ersten und zweiten Feder 27 und 28 stützen sich an den Umfangsrändern der jeweiligen Bürsten 18 ab, wobei deren Windungsabschnitte 27a und 28a mit den Sollbelastungen beaufschlagt sind. Infolgedessen werden durch die Arbeitsenden 27b und 28b der Federn 27 und 28 die jeweiligen Bürsten 18 durch die Elastizität der Windungsabschnitte 27a und 28a in Richtung zum Kommutator 9 vorgespannt, während die daraus resultierenden Reaktionskräfte an den jeweils gegenüberliegenden Seiten von den Stützsäulen 25 und 26 aufgenommen werden, wodurch die Reaktionsenden 27c bzw. 28c gefasst und gehalten sind.
Es ist anzumerken, dass wie in 2 gezeigt, der vordere Abschnitt a des Arbeitsendes 27b oder 28b am Außenumfang des Windungsabschnitts 27a oder 28a jeder Feder 27 oder 28 sich in Verschieberichtung der Bürste 18 nahe am Mittelpunkt der Gesamtlänge l befindet, um die Bürste 18, die sich aufgrund von Verschleiß allmählich verkürzt, konstant und in geeigneter Weise vorzuspannen.
Als Nächstes wird die Auslegung von verschiedenen Bauteilen im Nahbereich der Stützsäulen 25 und 26 beschrieben, wobei es sich hier um ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Ausführungsform handelt.
Das wichtigste Merkmal der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass die Reaktionsenden 27c und 28c durch die Stützsäulen an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten 25 und 26 gefasst und gehalten sind, um die Reaktionskräfte aufzunehmen, wenn die Bürsten 18 durch die jeweiligen Arbeitsenden 27b und 28b beaufschlagt sind, wobei die Federn 27 und 28 an den beiden Stützsäulen 25 und 26 gelagert sind.
Durch eine solche beiderseitige Verwendung der Stützsäulen 25 und 26 durch die beiden Federn 27 und 28 erübrigt es sich, die Trennwand 102 zwischen den beiden Stützsäulen 25 und 26 bereitzustellen, die dem Halten der Reaktionsenden 27c und 28c der Federn 27 und 28 dient, im Gegensatz zur herkömmlichen technischen Lösung, die zum Beispiel in 9 gezeigt ist. Ferner besteht anders als bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 1 keine Notwendigkeit, zusätzlich zu einer Trennwand eine Führungswand vorzusehen. Dadurch können die beiden Stützsäulen 25 und 26 einander um einen Abstand angenähert werden, der der Stärke der Trennwand 102 entspricht, wodurch es möglich wird, die Belegungsfläche von Bauteilen um die Stützsäulen 25 und 26 herum zu verkleinern.
Da die Positionen der Stützsäulen 25 und 26 in Bezug auf die jeweiligen Bürsten 18 individuell eingestellt werden können, können die Stützsäulen 25 und 26 ferner an Stellen platziert werden, die möglichst nahe an den jeweiligen Bürsten 18 liegen. Infolgedessen sind, anders als bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 2, bei der sich die Bürsten eine Stützsäule teilen, die Stützsäulen nicht weit von der Drehachse des Kommutators entfernt, und der Durchmesser des Basisteils 16 kann verkleinert werden. Durch die oben genannten Faktoren wird es möglich, die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 und folglich auch den mit der Bürstenhalterungsvorrichtung 15 ausgestatteten Motor 1 zu verkleinern.
Zusätzlich sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste und zweite Feder 27 und 28 in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 zueinander versetzt angeordnet. Darüber hinaus erstreckt sich das Arbeitsende 27b ausgehend von der Spitzenseite des Windungsabschnitts 27a der ersten Feder 27 und ist durch Abwinklung zur Spitzenseite hin versetzt, während sich das Arbeitsende 28b ausgehend von der Basisseite des Windungsabschnitts 28a der zweiten Feder 28 erstreckt und durch Abwinklung zur Basisseite hin versetzt ist.
Da die erste und zweite Feder 27 und 28 in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 voneinander beabstandet sind, kann jeglicher durch einen Kontakt zwischen den Federn 27 und 28 verursachte Kurzschluss zuverlässig verhindert werden. Zudem sind, wie in 6 gezeigt, die die Windungsabschnitte 27a und 28a der beiden Federn 27 und 28 bildenden Drähte in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 innerhalb des Zwischenraums G1 zwischen der ersten und zweiten Stützsäule 25 und 26 hintereinander angeordnet, wodurch es möglich wird, die Stützsäulen 25 und 26 einander größtmöglich anzunähern.
Das heißt, selbst wenn die beiden Federn 27 und 28 einfach zusammen eingebaut sind, wird es durch Weglassen der Trennwand 102 gemäß der herkömmlichen technischen Lösung von 9 durch die vorliegende Erfindung möglich, die beiden Stützsäulen 25 und 26 um einen Abstand einander anzunähern, der der Stärke der Trennwand 102 entspricht. Wenn jedoch die beiden Federn 27 und 28 zueinander versetzt angeordnet sind, liegen die Drähte der Federn 27 und 28 im Zwischenraum G1 hintereinander, wodurch es möglich wird, die beiden Stützsäulen 25 und 26 einander so weit anzunähern, bis der Abstand nahezu der Stärke der Drähte entspricht. Ferner ist der zwischen den beiden Stützsäulen 25 und 26 gebildete Zwischenraum G1 geringfügig größer als die Stärke der Drähte, aus denen die Federn 27 und 28 gebildet sind, und geringfügig kleiner als die doppelte Stärke dieser Drähte. Dies macht es möglich, die Belegungsfläche der Bauteile rund um die Stützsäulen 25 und 26 noch weiter zu reduzieren und die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 und folglich den Motor 1 zu verkleinern.
Obwohl die beiden Federn 27 und 28 selbst versetzt angeordnet sind, kommen sich die Arbeitsenden 27b und 28b der Federn in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 nahe, indem sie wie vorstehend beschrieben von den Windungsabschnitten 27a und 28a weggebogen werden, und des Weiteren stimmen die beiden Arbeitsenden 27b und 28b in Axialrichtung miteinander überein, indem sie durch Abwinklung räumlich versetzt werden. Infolgedessen können die beiden Arbeitsenden 27b und 28b durch Anlage an entsprechenden Stellen an den jeweiligen Bürsten 18 diese Bürsten 18 unter denselben Bedingungen beaufschlagen, was dazu führt, dass die Bürsten 18 dem gleichen Verschleiß unterliegen und dadurch die ursprüngliche Lebensdauer der Bürsten voll ausgenutzt wird.
Des Weiteren sind zur Verwirklichung einer derartigen versetzten Anordnung der beiden Federn 27 und 28 die Auflageflächen 25a und 26d am Basisende der ersten Stützsäule 25 bzw. am Spitzenende des im Durchmesser erweiterten Abschnitts 26a der zweiten Stützsäule 26 ausgebildet, und die Halteabschnitte 25b und 26f sind am Spitzenende der ersten Stützsäule 25 bzw. am Basisende der Erhöhung 26e der zweiten Stützsäule 26 ausgebildet.
In Axialrichtung wird ein Höhenunterschied der Auflageflächen 25a und 26d der beiden Stützsäulen 25 und 26 erzeugt, wodurch sich naturgemäß eine versetzte Anordnung der beiden Federn 27 und 28 ergibt, und Bewegungen der Federn 27 und 28 in Axialrichtung können durch die Auflageflächen 25a und 26d sowie die Halteabschnitte 25b und 26f eingeschränkt werden. Folglich sind die beiden Federn 27 und 28 zueinander versetzt angeordnet und werden mit minimalem Aufwand daran gehindert, sich von den Stützsäulen 25 und 26 zu lösen, wodurch es möglich wird, die Herstellkosten der Federn zu reduzieren.
Die versetzte Anordnung der beiden Federn 27 und 28 führt zusätzlich zu einem weiteren Vorteil: für die Federn 27 und 28 können identische Federn verwendet werden. Obwohl zum Beispiel bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 1 bilateral symmetrische Federn parallel angeordnet werden, sind bei Verwendung identischer Federn, die zueinander umgekehrt eingesetzt werden, die entsprechenden Arbeitsenden der Federn in Axialrichtung der Stützsäulen in erheblichem Maß zueinander versetzt, was zu einer großen Diskrepanz zwischen den Anlagepunkten an den jeweiligen Bürsten führt und folglich keine geeignete Beaufschlagung zu erwarten ist.
Dagegen stimmen bei einer versetzten Anordnung wie bei jener der vorliegenden Ausführungsform, wenn identische Federn 27 und 28 in zueinander umgekehrter Lage eingebaut werden, die Arbeitsenden 27b und 28b der beiden Federn in Axialrichtung nahezu miteinander überein, und der aus der Abwinklung resultierende Versatz wirkt in einer gewünschten Richtung, um die beiden Arbeitsenden 27b und 28b noch stärker einander anzunähern. Das heißt, dass bei einer versetzten Anordnung identische Federn 27 und 28 verwendet werden können, ohne dass dies zu negativen Auswirkungen führt. Dies bietet verschiedene Vorteile, wie etwa die Reduzierung der Herstellkosten der Federn 27 und 28 oder die Vermeidung eines falschen Einbaus am Basisteil 16.
Zusätzlich ist, da die Auflagefläche 25a der ersten Stützsäule 25 als Aussparung am Basisteil 16 gebildet ist, wie in 3 gezeigt, der Windungsabschnitt 27a der ersten Feder 27 zur Hälfte im Basisteil 16 eingelassen, wobei ein Teil von ihm (ungefähr die Hälfte in Axialrichtung) unterhalb der Oberseite des Basisteils 16 liegt. Demzufolge kann die erste Feder 27 an einer niedrigeren Position angeordnet werden, und auch die zweite Feder 28 kann an einer niedrigeren Position angeordnet werden, wobei der Abstand G2 sichergestellt ist, anders als wenn die Auflagefläche 25a nicht als Aussparung ausgebildet wäre. Im Ergebnis kann die Länge der Stützsäulen 25 und 26 in Axialrichtung gering gehalten werden, und die Bürstenhalterungsvorrichtung 15 kann noch weiter verkleinert werden.
Hiermit ist die Beschreibung der Ausführungsform abgeschlossen, wobei Aspekte der vorliegenden Erfindung aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sind. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde die vorliegende Erfindung beispielhalber als Bürstenhalterungsvorrichtung 15, bei der ein Paar Bürsten 18 in einem 90-Grad-Intervall angeordnet sind, und als 4-poliger Gleichstrommotor 1 verwirklicht, der mit der Bürstenhalterungsvorrichtung 15 ausgestattet ist und für einen Fahrzeugfensterheber verwendet wird, wobei Anwendungen und Bauarten des Motors 1 jedoch nicht hierauf beschränkt sind und nach Belieben abgeändert werden können. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel anwendbar auf Motoren, die zum Antreiben von Schiebedächern oder Schiebetüren verwendet werden, auf Motoren für Elektrowerkzeuge und dergleichen.
Die vorliegende Erfindung kann auch an einem 2-poligen Gleichstrommotor Anwendung finden, bei dem die Bürsten 18 in einem 180-Grad-Intervall angeordnet sind, oder an einem 8-poligen Gleichstrommotor, bei dem die Bürsten 18 in einem 45-Grad-Intervall angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen 6-poligen Gleichstrommotor angewendet werden, bei dem die Bürsten 18 in einem 60-Grad- oder 120-Grad-Intervall angeordnet sind. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf einen 4-poligen Gleichstrommotor angewendet werden, bei dem zwei Paare von Bürsten 18 (vier insgesamt) jeweils in einem 90-Grad-Intervall angeordnet sind. In diesem Fall kann zum Basisteil 16 eine weitere Gruppen von Bauteilen entsprechend der obigen Ausführungsform hinzukommen, darunter die Bürstenhalterungen 17, Stützsäulen 25 und 26 und Federn 27 und 28.
Auch werden in der obigen Ausführungsform die erste und zweite Feder 27 und 28, bei denen es sich um zueinander identische Federn handelt, verwendet, indem sie in zueinander umgekehrte Lage gebracht und versetzt angeordnet werden, wobei dies nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Es können zum Beispiel wie bei der technischen Lösung gemäß Patentdokument 1 bilateral symmetrische Federn parallel angeordnet werden. Auch in diesem Fall lassen sich ein ähnlicher Betrieb und ähnliche Ergebnisse erzielen, wenn die Reaktionsenden der beiden Federn durch die Stützsäulen an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten 25 und 26 gehalten sind, wie es bei der obigen Ausführungsform der Fall ist.
Während in der obigen Ausführungsform die erste und zweite Feder 27 und 28 nicht nur versetzt angeordnet sind, sondern auch so, dass sie zur Vermeidung von Kurzschlüssen in Axialrichtung der Stützsäulen 25 und 26 voneinander beabstandet sind, ist es nicht unbedingt notwendig, die Federn voneinander zu beabstanden, wenn zwischen den beiden Bürsten 18 Maßnahmen zur Isolierung ergriffen werden. Genauer gesagt kann eine elektrische Isolierung sichergestellt werden, wenn eine oder beide der Federn 27 und 28 mit einer isolierenden Lackbeschichtung oder dergleichen versehen werden oder Isoliermaterial dort an die Bürsten 18 geklebt wird, wo sich die Reaktionsenden 27c und 28c abstützen, womit die beiden Federn 27 und 28 in Kontakt miteinander angeordnet sein können.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf Motoren anwendbar, die für Fahrzeugfensterheber oder Schiebedächer, Elektrowerkzeuge oder dergleichen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Gleichstrommotor
2: Kommutator
16: Basis
17: Bürstenhalterung
18: Kohlebürste
25: Erste Stützsäule
26: Zweite Stützsäule
25a, 26d: Auflagefläche (Basisrichtungs-Begrenzungsteil)
25b, 26f: Halteabschnitt (Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil)
27: Erste Torsionsfeder
28: Zweite Torsionsfeder
27a, 28a: Windungsabschnitt
27b, 28b: Arbeitsende
27c, 28c: Reaktionsende

Claims

Bürstenhalterungsvorrichtung, aufweisend: ein Paar Bürstenhalterungen, die an einem Basisteil angeordnet sind, um jeweils eine Bürste in einer zu einer Außenumfangsfläche eines Kommutators senkrechten Richtung verschiebbar zu halten; eine erste und eine zweite Stützsäule, die in einem Bereich zwischen den beiden Bürstenhalterungen nebeneinander abstehen; und eine erste und eine zweite Torsionsfeder, die Windungsabschnitte um die jeweiligen Stützsäulen herum aufweisen, erste Enden, die sich ausgehend von den Windungsabschnitten so erstrecken, dass sie sich als Arbeitsenden an den jeweiligen Bürsten abstützen, und zweite Enden, die sich ausgehend von den Windungsabschnitten so erstrecken, dass sie von Außenumfangsflächen der Stützsäulen an den jeweiligen entgegengesetzten Seiten als Reaktionsenden gehalten sind.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Torsionsfeder an einer Basisseite der ersten Stützsäule angeordnet ist, die zweite Torsionsfeder an einer Spitzenseite der zweiten Stützsäule angeordnet ist, die Torsionsfedern in einer solchen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet sind, dass sie in Axialrichtung eine unterschiedliche Höhenlage haben, das Arbeitsende sich ausgehend von der Spitzenseite des Windungsabschnitts der ersten Torsionsfeder erstreckt, und das Arbeitsende sich ausgehend von der Basisseite des Windungsabschnitts der zweiten Torsionsfeder erstreckt.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste und zweite Stützsäule ein Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil und ein Basisrichtungs-Begrenzungsteil aufweisen, die an jeweils der ersten und zweiten Stützsäule ausgebildet sind, um Bewegungen der ersten und zweiten Torsionsfeder einzuschränken, sodass sich die Torsionsfedern in Axialrichtung der Stützsäulen voneinander beabstandet an einer Basisseite bzw. Spitzenseite der Stützsäulen befinden.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: das Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder eine Auflagefläche ist, die an einem Basisende der ersten Stützsäule am Basisteil ausgebildet ist und an der sich der Windungsabschnitt der ersten Torsionsfeder abstützt; das Basisrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder eine Auflagefläche ist, die an einem Spitzenende eines im Durchmesser erweiterten Abschnitts der zweiten Stützsäule ausgebildet ist und an der sich der Windungsabschnitt der zweiten Torsionsfeder abstützt; das Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die erste Torsionsfeder ein Halteabschnitt ist, der an einem Basisende des im Durchmesser erweiterten Abschnitts der zweiten Stützsäule ausgebildet ist und sich an einer Spitzenseite des Reaktionsendes der ersten Torsionsfeder befindet; und das Spitzenrichtungs-Begrenzungsteil für die zweite Torsionsfeder ein Halteabschnitt ist, der an einem Spitzenende der ersten Stützsäule ausgebildet ist und sich an einer Spitzenseite des Reaktionsendes der zweiten Torsionsfeder befindet.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der sich ausgehend vom Windungsabschnitt der ersten Torsionsfeder erstreckende Abschnitt zur Spitzenseite der Stützsäule hin abgewinkelt ist, und der sich ausgehend vom Windungsabschnitt der zweiten Torsionsfeder erstreckende Abschnitt zur Basisseite der Stützsäule hin abgewinkelt ist.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste und zweite Torsionsfeder aus identischen Bauteilen mit derselben Form gebildet sind, und die Windungsabschnitte auf die jeweiligen Stützsäulen in zueinander umgekehrter Lage aufgesetzt sind.
Bürstenhalterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei ein zwischen der ersten und zweiten Stützsäule gebildeter Zwischenraum größer ist als eine Stärke von Drähten, aus denen die erste und zweite Torsionsfeder gebildet sind, und kleiner als die doppelte Stärke der Drähte.
Gleichstrommotor, der mit der Bürstenhalterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestattet ist.