DE19749407A1 - Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Ge­ häuse und mit einer in einem Schacht angeordneten, von einer Feder gegen einen Kollektor eines in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotors vorgespannten Kohlebürste, wo­ bei der Schacht aus dem Gehäuse herausragt.

Solche Elektromotoren werden in der Technik häufig einge­ setzt und sind aus der Praxis bekannt. Der Elektromotor hat in der Regel zwei Schächte für jeweils eine Kohle­ bürste. Die Schächte sind bei einem aus der Praxis be­ kannten Elektromotor aus einem Blechstreifen gefertigt und dienen zur Führung der Kohlebürsten und zu deren Ver­ sorgung mit elektrischem Strom. Die Dauer des wartungs­ freien Betriebes des Elektromotors ist hauptsächlich von der Länge der Kohlebürsten und damit der Schächte abhän­ gig. Bei in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzten Elek­ tromotoren begrenzt die Länge der Kohlebürsten zudem die Lebensdauer des Elektromotors, da dessen Demontage häufig zu aufwendig oder nicht möglich ist. Deshalb weisen die bekannten Elektromotoren häufig sehr lange Schächte auf, die sehr weit aus dem Gehäuse herausragen. Die Schächte werden zum Verhinderung einer Kontaktierung mit angren­ zenden Bauteilen und zum Schutz vor Spritzwasser in der Regel mit einer Dichtungsmasse abgedichtet.

Man hat bereits daran gedacht, den Schacht in einer Hülse anzuordnen und die Hülse mit einem Deckel zu verschlie­ ßen. Zum Schutz vor Spritzwasser muß man jedoch den Deckel gegenüber der Hülse mit einer Dichtung und die Verbindung zwischen Gehäuse und Hülse mit einer Dich­ tungsmasse abdichten.

Nachteilig bei dem bekannten Elektromotor ist, daß sich die Abdichtung der Schächte mit der Dichtmasse sehr schwierig gestaltet und aufwendig ist. Weiterhin neigt die Dichtmasse häufig bei längerer Betriebs zeit des Elektromotors zur Rissbildung, so daß Spritzwasser in den Elektromotor eindringen kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Elektro­ motor der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Schächte ohne Einsatz von Dichtungsmasse dauerhaft gegen Spritzwasser geschützt sind.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schacht in dem das Gehäuse überragenden Bereich von einer geschlossenen Kappe verdeckt und die Kappe mit dem Gehäuse mittels einer Labyrinthdichtung formschlüssig verbunden ist.

Durch diese Gestaltung benötigt der erfindungsgemäße Elektromotor keine Dichtmasse zur Abdichtung des Schach­ tes oder eines Deckels einer Hülse. Da die Kappe ge­ schlossen ist, weist der erfindungsgemäße Elektromotor lediglich eine einzige Dichtstelle im an das Gehäuse an­ grenzenden Bereich auf. Dieser Bereich wird von der Laby­ rinthdichtung abgedichtet. Weiterhin ist die Kappe durch die Labyrinthdichtung zuverlässig an dem Gehäuse befes­ tigt. Die Schächte sind damit dauerhaft und besonders zu­ verlässig gegen Spritzwasser geschützt.

Die Kappe könnte beispielsweise aus Stahlblech gefertigt sein. Zur Vermeidung einer Kontaktierung mit dem Schacht müßte die Kappe jedoch von dem Schacht einen Abstand aufweisen. Die Kappe kann gemäß einer vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung ohne die Gefahr einer unbeab­ sichtigten Kontaktierung eng an dem Schacht anliegen, wenn sie an ihrer dem Schacht zugewandten Seite ein elek­ trisch isolierendes Material aufweist. Hierdurch weist der Elektromotor besonders geringe Abmessungen auf.

Die Labyrinthdichtung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv be­ sonders einfach, wenn die Kappe zwei Stege aufweist und wenn an die Kappe angrenzende Bereiche des Gehäuses zwi­ schen den Stegen eingeklemmt sind.

Zur leichten Montage wird in der Kraftfahrzeugtechnik häufig ein Elektromotor eingesetzt, bei dem das Gehäuse einen rohrförmigen, an beiden Enden jeweils von einem La­ gerschild verschließbaren Mantel aufweist, und bei dem die Schächte der Kohlebürsten jeweils durch an einem der Lagerschilde angrenzende Ausnehmungen im Mantel hindurch­ geführt sind. Bei solchen Elektromotoren führt die Kappe gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung nicht zu einer Vergrößerung der axialen Abmessun­ gen des Elektromotors, wenn der eine Lagerschild an sei­ ner dem Schacht zugewandten Seite eine an der Kappe an­ liegende sprungartige Querschnittsverringerung aufweist. Weiterhin trägt diese Gestaltung zusätzlich zur Fixierung der Kappe in einer vorgesehenen Position bei.

Die Abdichtung der Kappe gegenüber dem Lagerschild ge­ staltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung besonders zuverlässig, wenn der Lager­ schild einteilig mit einem zwischen den Stegen der Kappe angeordneten Rand gefertigt ist. Weiterhin läßt sich durch diese Gestaltung der erfindungsgemäße Elektromotor sehr einfach axial montieren.

Die Kappe läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vor der Befestigung des La­ gerschilds an dem Mantel einfach über den Schacht schie­ ben, wenn der Lagerschild im Bereich der Kappe an seinem Umfang eine radiale Nut und die Kappe einen in die Nut eingreifenden Steg aufweist. Weiterhin ist durch diese Gestaltung die Kappe gegenüber dem Lagerschild zuverläs­ sig abgedichtet.

Zur Erhöhung der Stabilität der Schächte trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Kappe an ihrer Innenseite einen Führungs­ schlitz für ein den Schacht der Kohlebürste halterndes Isolationsteil aufweist.

Bei dem bekannten Elektromotor werden die die Kohlebürste vorspannenden Federn von Zungen abgestützt, welche das Ende der Schächte begrenzen. Die Zungen sind hierbei ein­ teilig mit den Schächten gefertigt und werden nach dem Einsetzen der Kohlebürsten und der Federn umgebogen. Das Umbiegen der Zungen bedeutet einen zusätzlichen Ferti­ gungsgang. Die Montage (und ggf. das Auswechseln) der Kohlebürsten gestaltet sich gemäß einer anderen vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Kappe zum Abstützen der Feder der Kohlebürste ausgebildet ist.

Die Kappe hat gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung eine hohe Eigenstabilität und ist zudem besonders kostengünstig herstellbar, wenn sie aus Kunststoff im Spritzgießverfahren gefertigt ist.

Der erfindungsgemäße Elektromotor läßt sich auch bei starkem Spritzwasseranfall besonders zuverlässig abdich­ ten, wenn die Kappe aus einem gummielastischen Material gefertigt ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die Kappe des Elek­ tromotors aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV,

Fig. 4a eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 4 mit einem alternativen Kohlebürstenschacht,

Fig. 5 die Kappe des Elektromotors aus Fig. 3 in einem Längsschnitt vor einer Montage,

Fig. 5a eine alternative Kappe für den Elektromotor aus Fig. 3 in einem Längsschnitt vor einer Montage.

Die Fig. 1 zeigt einen Elektromotor mit einem einen rohrförmigen Mantel 1 aufweisenden Gehäuse 2, an dessen Stirnseite ein Lagerschild 3 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 dient zur Aufnahme eines Stators 4 und eines drehbar gelagerten Rotors 5. Der Rotor 5 hat mehrere drehfest auf einer Welle 6 montierte Spulen 7, welche mit auf einem isolierenden Kern 8 befestigten Lamellen 9 eines Kollek­ tors 10 elektrisch verbunden sind. Der Lagerschild 3 trägt ein aus einem elektrisch nichtleitenden Material gefertigtes Isolationsteil 11 zur Halterung von zumindest zwei einander gegenüberstehenden Schächten 12 mit Kohle­ bürsten 13. Zur Verdeutlichung der Zeichnung ist nur ei­ ner der Schächte 12 eingezeichnet. Die Kohlebürste 13 wird von einer ebenfalls in dem Schacht 12 angeordneten Feder 14 gegen den Kollektor 10 vorgespannt. Weiterhin läßt die Fig. 1 erkennen, daß ein Lager 15 der Welle 6 von einem Wellring 16 gegen eine an dem Kollektor 10 an­ liegende Ölabwurfscheibe 17 vorgespannt ist.

Der Schacht 12 ragt aus dem Mantel 1 des Gehäuses 2 her­ aus und ist mittels einer elektrisch nicht leitenden Kappe 18 gegenüber dem Gehäuse 2 isoliert. Die Kappe 18 hat an ihrem an den Mantel 1 angrenzenden Bereich zwei Stege 19, 20, von denen einer an der Innenseite des Mantels 1 und der andere an der Außenseite des Mantels 1 anliegt. Die Stege 19, 20 bilden zusammen mit dem Mantel 1 eine Laby­ rinthdichtung 21, die ein Eindringen von Spritzwasser in den Elektromotor an dieser Stelle verhindert. Hierdurch ist die Kappe 18 zudem formschlüssig an dem Gehäuse 2 be­ festigt. Der Lagerschild 3 weist an seiner dem Schacht 12 zugewandten Seite eine sprungartige Querschnittsverringe­ rung 22 auf und ist an dieser Stelle gegen die Kappe 18 vorgespannt.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Elektromotors mit einem nach oben hin offe­ nen Schacht 23. Die Feder 14 der Kohlebürste 13 stützt sich an einer formschlüssig in einer Ausnehmung 24 des Mantels 1 des Gehäuses 2 befestigten Kappe 25 ab. Hierfür hat die Kappe 25 zwei Stege 26, 27, zwischen denen an­ grenzende Bereiche des Mantels 1 eingeklemmt sind. Ein Lagerschild 28 des Gehäuses 2 hat im Bereich der Kappe 25 an seinem Umfang eine radial verlaufende Nut 29. Mit der Nut 29 bildet ein Steg 30 der Kappe 25 eine Labyrinth­ dichtung 31. Zur Montage läßt sich die Kappe 25 zunächst über den Schacht 23 und das Isolationsteil 11 zur Halte­ rung des Schachtes 23 schieben. Anschließend wird der Lagerschild 28 zusammen mit der Kappe 25 an dem Mantel 1 befestigt.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Elektromotors, bei der ein Lagerschild 45 mit einem Rand 46 und der Mantel 1 des Gehäuses 2 jeweils mittels einer von horizontalen Stegen 32-35 einer Kappe 36 gebildeten Labyrinthdichtung 37, 38 gegenüber der Kappe 36 abgedichtet sind. In der Kappe 36 sind Führungs­ stege 39 zum Abstützen eines Schachtes 40 für die Kohle­ bürste 13 und eines Isolationsteils 41 zur Halterung des Schachtes 40 angeordnet.

Die Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Kappe 36 und den Schacht 40 entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3. Der Schacht 40 ist zwischen zwei Führungsstegen 39 eingespannt, während das Isolationsteil 41 in einem Füh­ rungsschlitz 42 zwischen den Führungsstegen 39 und einem in Fig. 3 dargestellten Absatz 43 der Kappe 36 angeord­ net ist. Die Kappe 36 dient hierbei neben der Abdichtung gegen Spritzwasser zusätzlich zur Abstützung des Schach­ tes 40.

Die Fig. 5 zeigt die Kappe 36 aus Fig. 3 vor der Mon­ tage in einem Längsschnitt. In einem unteren Bereich weist die Kappe 36 einen an dem Lagerschild 45 aus Fig. 3 anliegenden Absatz 44 auf. Hierdurch wird die Kappe 36 zwischen den beiden Labyrinthdichtungen 37, 38 aus Fig. 3 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet.

Die Fig. 4a zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 4 durch die Kappe 36, wobei aber hier zwischen den Führungsstegen 39 ein Kohlebürstenschacht 40' mit seitli­ chen Ausbuchtungen zur Aufnahme und gleichzeitigen Führung einer einen vergrößerten Durchmesser aufweisenden Feder 14' angeordnet ist. Durch die Führung der Feder 14' an ihrem Umfang wird ein unerwünschtes Ausknicken der Feder vermieden.

Eine alternative Kappe 36' für den Elektromotor aus Fig. 3 zeigt Fig. 5a. Die inneren und äußeren Geometrien zur Verbindung mit angrenzenden Bauteilen des Elektromotors stimmen dabei mit denjenigen der Kappe 36 aus Fig. 5 überein. Jedoch weist die Kappe 36' eine zusätzliche Abschrägung S auf, wodurch sowohl der notwendige Einbau­ raum für den Elektromotor verringert als auch die Her­ stellung der Kappe 36' vereinfacht wird. Die Abschrägung S erleichtert die Entformung der Kappe 36', wenn diese z. B. ein Kunststoff-Spritzgußteil ist. Eine entsprechende Abschrägung S kann vorteilhaft auch an den Kappen 18 und 25 für die Elektromotoren aus Fig. 1 und 2 vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Elektromotor mit einem Gehäuse und mit einer in einem Schacht angeordneten, von einer Feder gegen einen Kollek­ tor eines in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotors vorge­ spannten Kohlebürste, wobei der Schacht aus dem Gehäuse herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (12, 23, 40, 40') in dem das Gehäuse (2) überragenden Bereich von einer geschlossenen Kappe (18, 25, 36, 36') verdeckt und die Kappe (18, 25, 36, 36') mit dem Gehäuse (2) mit­ tels einer Labyrinthdichtung (21, 31, 37, 38) form­ schlüssig verbunden ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18, 25, 36, 36') an ihrer dem Schacht (12, 23, 40, 40') zugewandten Seite ein elektrisch iso­ lierendes Material aufweist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kappe (18, 25, 36, 36') zwei Stege (19, 20, 26, 27, 32-35) aufweist und daß an die Kappe (18, 25, 36, 36') angrenzende Bereiche des Gehäuses (2) zwischen den Stegen (19, 20, 26, 27, 32 - 35) eingeklemmt sind.

4. Elektromotor, bei dem das Gehäuse einen rohrförmigen, an beiden Enden jeweils von einem Lagerschild verschließ­ baren Mantel aufweist und bei dem die Schächte der Kohle­ bürsten jeweils durch an einem der Lagerschilde angren­ zende Ausnehmungen im Mantel hindurchgeführt sind, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der eine Lagerschild (3) an seiner dem Schacht (12) zugewandten Seite eine an der Kappe (18) anliegende sprungartige Querschnittsverringerung (22) aufweist.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerschild (45) ein­ teilig mit einem zwischen den Stegen (34, 35) der Kappe (36, 36') angeordneten Rand (46) gefertigt ist.

6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerschild (28) im Bereich der Kappe (25) an seinem Umfang eine radiale Nut (29) und die Kappe (25) einen in die Nut (29) eingreifen­ den Steg (30) aufweist.

7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (36, 36') an ihrer Innenseite einen Führungsschlitz (42) für ein den Schacht (40, 40') der Kohlebürste (13) halterndes Isolationsteil (41) aufweist.

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (25) zum Abstützen der Feder (14) der Kohlebürste (13) ausgebildet ist.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18, 25, 36, 36') aus Kunststoff im Spritzgießverfahren gefertigt ist.

10. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (18, 25, 36, 36') aus einem gummielastischen Material gefertigt ist.