DE4243716A1

DE4243716A1 - Lagerschild für eine Kommutatormaschine

Info

Publication number: DE4243716A1
Application number: DE19924243716
Authority: DE
Inventors: Corneliu Dipl Ing Lungu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1994-06-30

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Lagerschild für eine Kommutatormaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Die insbesondere bei elektrischen Gleichstromkleinmotoren zu findende Anordnung der Bürstenköcher oder Führungsschächte für die Kommutatorbürsten an dem meist aus gut wärmeleitenden Metall hergestellten Lagerschild hat den Vorteil, daß infolge der guten Wärmeabführung von den Kommutatorbürsten zu dem Lagerschild und den ggf. an dessen Außenfläche angeordneten Kühlrippen, die thermische Belastung der Kommutatorbürsten drastisch sinkt und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Kleinmotors führt. Die Innenauskleidung der Führungsschächte stellt zugleich eine gute elektrische Isolation der Kommutatorbürsten sicher, ohne den Wärmeübergang an die Führungsschächte und den Lagerschild zu behindern.

Bei einem bekannten Gleichstromkleinmotor der eingangs genannten Art mit einem solchen Lagerschild (DE-GM 91 06 978) ist die Innenauskleidung aus Polyester, Polyimid, Polyamid, keramische Folien, Gummi, insbesondere Silikongummi, Glimmer, Aluminiumoxid, Verbundwerkstoffe, gefüllte Textilien oder Vliese, Glimmerpapier, Nomex, Silikon-Glasfasern, harzgefüllte Prepegs und ähnlichem durch Beschichtung der einander zugekehrten Führungswände der Führungsschächte gebildet, wobei die Beschichtung im Tauchverfahren, im Vakuumverfahren mittels des sog. Pulver- Beschichtungsverfahren oder aber auf elektrostatischem Wege erzeugt wird. Die elektrischen Anschlußelemente sind als Versorgungskabel durch Isolierhülsen hindurchgezogen, die zuvor in Lagerschildbohrungen eingeclipst worden sind.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Lagerschild mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch das Aufbringen der erfindungsgemäßen Isolierschicht im Spritzgußverfahren auf das Lagerschild mit darauf befindlichen Führungsschächten die Herstellung der elektrischen Maschine wesentlich vereinfacht wird, da die Herstellung und Montage einzelner Kunststoff- und/oder Metallteile entfallen. Durch das Spritzgießen können bei in die Führungsschächte eingesetzten Formkernen maßgenaue Bürstenführungen hergestellt werden, die auch ohne Zusatzmaßnahmen das in Betrieb der Kommutatormaschine unerwünschte seitliche Schwingen der Kommutatorbürsten unterbinden.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Lagerschilds möglich.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung überzieht die Isolierschicht dabei zumindest teilweise die Innenfläche des Lagerschilds und erstreckt sich bevorzugt bis zum Lagerschildumfang, wo eine mit der Isolierschicht einstückige Dichtung angeformt ist. Ohne nennenswerten Zusatzaufwand wird damit zugleich eine zuverlässige Abdichtung von Lagerschild und Gehäuse erreicht, so daß die Kommutatormaschine auch in Feuchträumen und in Spritzwasser ausgesetzter Umgebung eingesetzt werden kann. Zugleich bringt das Aufspritzen der Isolierschicht auf die Innenfläche des Lagerschilds eine wesentliche Geräuschreduzierung mit sich. Der Lagerschild mit seinen Mehrfachfunktionen kann leicht von Automaten montiert werden, weil er an seiner metallischen Außenseite von einem Greifer positionsgenau gefaßt werden kann.

Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Isolierschicht auch den Lagersitz zur Aufnahme des Lagers überzieht, können nicht nur Verspannungen des Kugellagers bei der Montage vermieden werden, sondern auch die Laufgeräusche des Kugellagers erheblich gedämpft werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Isolierschicht Aufnahmetaschen zum Einstecken von Entstörmitteln für die Kommutatorbürste, wie Drosseln oder Kondensatoren, ausgebildet. Hierdurch werden ohne zusätzlichen Aufwand geeignete Aufnahmen mit wärmeableitender Funktion für die notwendigen Entstörmittel geschaffen.

Für den elektrischen Anschluß der Kommutatorbürsten sind elektrische Anschlußelemente vorhanden, die in vielen Fällen durch Lagerschildbohrungen hindurchgeführt sind. Zur elektrischen Isolation sind in die Lagerschildbohrungen Isolierhülsen eingesetzt. In diesen Fällen werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Isolierhülsen ebenfalls von der Isolierschicht gebildet, die sich einstückig durch die Lagerschildbohrungen hindurch fortsetzt. Damit werden weitere Kosteneinsparungen erzielt, da zusätzliche Fertigungs- und Montagekosten für die Isolierhülsen entfallen. Gleichzeitig kann die Isolierschicht zur Abdichtung der Lagerschildbohrungen herangezogen werden, insbesondere dann, wenn sie bis auf die Außenseite des Lagerschilds reicht und dort die Lagerbohrungen umgibt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist an dem nach außen weisenden Stirnende eines jeden Führungsschachtes eine Lasche mit einem Filmscharnier einstückig an die Innenauskleidung angespritzt. Die Lasche ist dabei so ausgebildet, daß sie das Stirnende des Führungsschachtes verschließt und in einer dem Filmscharnier am Führungsschacht gegenüberliegende Rastnut in der Innenauskleidung eingeclipst werden kann. Diese Lasche dient zum Abstützen der Bürstenandruckfeder und vereinfacht wesentlich die Montage.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ausschnittweise einen Längsschnitt eines Gleichstromkleinmotors.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 im Längsschnitt und ausschnittweise dargestellte Gleichstromkleinmotor als Beispiel für eine Kommutatormaschine weist ein Gehäuse 10 auf, das stirnseitig mit einem Lagerschild 11 abgeschlossen ist. In einem im Lagerschild 11 ausgebildeten Lagersitz 12 ist ein Kugellager 13 befestigt, in dem das eine Ende einer Rotorwelle 14 des Kleinmotors aufgenommen ist. Wie nicht weiter dargestellt ist, ist das andere Ende der Rotorwelle 14 in einem gleichen Kugellager in einem zweiten Lagerschild gelagert, der die andere Stirnseite des Gehäuses 10 abdeckt. Wie weiter nicht dargestellt und an sich bekannt ist, sitzt auf der Rotorwelle 14 der Rotor mit darin einliegender Ankerwicklung 15, die in der Zeichnung abschnittweise zu sehen ist. Das Erregerfeld wird von einer geradzahligen Anzahl von Permanentmagnetpolen erzeugt, die an dem zugleich den Stator darstellenden Gehäuse 10 befestigt sind. Nahe dem Lagerschild 11 ist auf der Rotorwelle 14 ein Trommelkollektor oder -kommutator 16 mit einer Vielzahl von Kommutatorlamellen 17 drehfest angeordnet, die über ihre einzelnen Anschlußfahnen 18 mit der Ankerwicklung 15 elektrisch verbunden sind. An den Trommelkommutator 16 sind Kommutierungs- oder Kommtatorbürsten, auch Kohlebürsten 19 genannt, mit Hilfe von vorgespannten Bürstenandruckfedern 20 angelegt.

Die Kohlebürsten 19 und Bürstenandruckfedern 20 sind in Bürstenköchern oder Führungsschächten 21 aufgenommen, die in radialer Ausrichtung zur Kommutatorachse auf der Innenfläche des Lagerschilds 11 befestigt sind. Von den mindestens zwei am Kommutator 16 in etwa einander diametral gegenüberliegende Führungsschächten 21 ist in der Zeichnung nur ein Führungsschacht 21 dargestellt. Er ist aus einem im Querschnitt rechteckförmigen Metallschacht gebildet, der gegenüber der Kohlebürste 19 ein Aufmaß von ca. 0,3-1,5 mm hat. Der Metallschacht ist einstückig aus dem metallischen Lagerschild 11 ausgebildet oder als Zusatzteil an dem Lagerschild 11 befestigt, z. B. angenietet. Zur elektrischen Isolierung der Kohlebürste 19 und zugleich zu einer geräuschdämmenden und paßgenauen Axialführung der Kohlebürste 19 ist der Führungsschacht 21 mit einer elektrisch isolierenden, gut wärmeleitenden geschlossenen Innenauskleidung 22 versehen. Die Kohlebürste 19 ist über eine Bürstenanschlußlitze 23, die durch einen Längsschlitz 34 in dem Führungsschacht 21 hindurchgeführt ist, und über ein Entstörmittel 24, hier eine Drosselspule, an einem als Steckerfahne ausgebildeten elektrischen Anschlußelement 25 angeschlossen, das durch eine Bohrung 26 im Lagerschild 11 hindurchragt.

Auf die Innenfläche des Lagerschilds 11 ist eine isolierende und gut wärmeleitende, schwingungsdampfende Isolierschicht 27, z. B. auch aus Kunststoff oder einem Silikongummi, in dem zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit mineralische Füllstoffe eingelagert sind, im Spritzgießverfahren so aufgebracht, daß die Innenauskleidung 22 der Führungsschächte 21 sowie eine die Anschlußelemente 25 in den Bohrungen 26 gegenüber dem metallischen Lagerschild 11 isolierende Isolierhülse 28 mit dieser Isolierschicht 27 einstückig ausgeführt sind, d. h. gleich mit angespritzt werden. Hierzu werden vor Aufbringen der Isolierschicht 27 die Führungsschächte 21 in ihrer endgültigen Lage auf dem Lagerschild 11 montiert. Zur Herstellung der Innenauskleidungen 22 in den Führungsschächten 21 mit hoher Maßhaltigkeit und der Isolierhülse 28 mit guter Dichtwirkung werden in die Führungsschächte 21 und die Bohrungen 26 entsprechende Formkerne eingesetzt, die an der Spritzform gehalten sind. Zur Erhöhung der Dichtwirkung zwischen Isolierhülsen 28 und Anschlußelemente 25 sowie zur Vermeidung von Kriechströmen zwischen den elektrischen Anschlußelementen 25 und dem Lagerschild 11 ist auch die Umgebung der Anschlußelemente 25 auf der Außenfläche des Lagerschilds 11 ebenfalls mit der Isolierschicht 27 überzogen. Zugleich werden mit der Isolierschicht 27 Aufnahmetaschen 29 für die Entstörmittel 24 ausgeformt, in welcher die Entstörmittel 24 kraft- und formschlüssig aufgenommen sind. Die gute Wärmeleitfähigkeit der Isolierschicht 27 sorgt dabei für eine Abführung der in den Entstörmitteln 24 erzeugten Wärme. Je nach Ausführung des Kleinmotors sind pro Führungsschacht 21 ein oder zwei Aufnahmetaschen 29 vorgesehen, in welcher jeweils eine Drosselspule oder ein Kondensator eingeklemmt ist. Die Isolierschicht 27 überzieht auch den Außenumfang des Lagerschilds 11 und bildet hier eine umlaufende Dichtung 30 zwischen dem Lagerschild 11 und dem Gehäuse 10.

An die Innenauskleidung 22 des Führungsschachtes 21 ist an dem von dem Kommutator 16 weg und zu dem Gehäuse 10 hin weisenden Stirnende der Führungsschächte 21 eine Lasche 31 mit einem Filmscharnier 32 angespritzt. Das Filmscharnier 32 wird in bekannter Weise durch eine Querschnittsverengung der Isolierschicht 27 zwischen Innenauskleidung 22 und Lasche 31 hergestellt. In der dem Filmscharnier 32 gegenüberliegenden Seite der Innenauskleidung 22 ist eine Rastnut 33 ausgeformt. Die Lasche 31, die in ihrem angeformten Zustand in der Zeichnung punktiert dargestellt ist, wird über das Filmscharnier 32 um 90° geschwenkt und in die Rastnut 33 eingeclipst. Ihre Abmessungen sind dabei so gewählt, daß sie das Stirnende des Führungsschachtes 21 vollständig abdeckt. In dieser Stellung dient die Lasche 31 zur Abstützung der Bürstenandruckfeder 20.

Nach Aufbringen der Isolierschicht 27, die die Innenfläche des Lagerschilds 11 vollständig überzieht und somit auch im Bereich des Lagersitzes 12 vorhanden ist, wird das Kugellager 13 in den Lagerschild 11 eingesetzt und dort befestigt. Durch die schwingungsdampfende Eigenschaft der Isolierschicht 27 wird dabei eine Verspannung des Kugellagers 13 weitgehend vermieden und werden außerdem im Betrieb der Maschine Laufgeräusche des Kugellagers 13 erheblich gedämpft. Die Anschlußelemente 25 werden durch die Isolierhülsen 28 hindurchgesteckt und durch Ausbiegen von Zungen 35 und 36 auf der Innen- und Außenseite des Lagerschilds 11 festgesetzt. Danach werden die Entstörmittel 24 an die Anschlußelemente 25 angelötet.

Der Lagerschild selbst kann ein- oder mehrteilig ausgeführt werden.

Claims

1. Lagerschild für eine Kommutatormaschine, der deren Maschinengehäuse (10) stirnseitig abschließt und deren Rotorwelle (14) in einem Lager (13) aufnimmt, mit auf seiner Innenfläche angeordneten, elektrisch isolierende, gut wärmeleitende, geschlossene Innenauskleidungen (22) aufweisenden Führungsschächten (21) zur axial verschieblichen Aufnahme jeweils einer Kommutatorbürste (19), dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Lagerschild (11) eine zumindest die Innenauskleidungen (22) der Führungsschächte (21) bildende Isolierschicht (27) im Spritzgießverfahren aufgebracht ist.

2. Lagerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (27) schwingungsdämpfend ist und zumindest teilweise die Innenfläche des Lagerschilds (11) überzieht.

3. Lagerschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Lagerschildumfang eine mit der Isolierschicht (27) einstückige Dichtung (30) angeformt ist.

4. Lagerschild nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (27) auch den Lagersitz (12) des Lagers (13) überzieht.

5. Lagerschild nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Isolierschicht (27) Aufnahmetaschen (29) zum Einstecken von Entstörmitteln (24) für die Kommutatorbürsten (19), wie Drossel oder Kondensator, ausgebildet sind.

6. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1-5 mit elektrischen Anschlußelementen (25) für die Kommutatorbürsten (19), die durch in Lagerschildbohrungen (26) eingesetzten Isolierhülsen (28) hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülsen (28) von der Isolierschicht (27) gebildet sind.

7. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem nach außen weisenden Stirnende der Führungsschächte (21) jeweils eine Lasche (31) mit einem Filmscharnier (32) einstückig an die Innenauskleidung (22) angespritzt ist und daß die Lasche (31) so ausgebildet ist, daß sie das Stirnende des Führungsschachtes (21) verschließt und in eine im Filmscharnier (22) am Führungsschacht (21) gegenüberliegende Rastnut (33) in der Innenauskleidung (22) einclipsbar ist.

8. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschächte (21) als im Querschnitt rechteckförmige Metallschächte ausgebildet und mit einem Aufmaß von ca. 0,3-1,5 mm gegenüber den Bürstenabmessungen aus dem Lagerschild (11) herausgebildet oder als getrennte Bauteile an diesem befestigt sind.

9. Lagerschild nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (25) als Steckerfahnen ausgebildet sind, die von den Isolierhülsen (28) dicht umschlossen sind.

10. Lagerschild nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Isolierschicht (27) mit Innenauskleidung (22), Isolierhülsen (28) und Dichtung (30) mit die Wärmeleitfähigkeit erhöhenden mineralischen Füllstoffen gefüllter Silikongummi verwendet wird.

11. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein- oder mehrteilig aus Metall gefertigt ist.