DE7614930U1

DE7614930U1 - Bürstenhalter für eine elektrische Maschine

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Publication number: DE7614930U1
Application number: DE19767614930
Authority: DE
Original assignee: Sa Pour L'equipement Electrique Des Vehicules Sev Marchal Issy-Les- Moulineaux Hauts-De-Seine (frankreich)
Current assignee: Sa Pour L'equipement Electrique Des Vehicules Sev Marchal Issy-Les- Moulineaux Hauts-De-Seine (frankreich)
Priority date: 1975-05-13
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1976-10-07
Also published as: FR2311428A1

Description

Bezeichnung: Bürstenhalter für eine elektrische Maschine

Die Neuerung betrifft einen Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor mit geringer Leistung, mit wenigstens einer an einer Tragplatte befestigten Bürsten-

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zwischen der Bürste und den Wandungen der Bürstenführung wenigstens eine Dämpfungsschicht aus einem Material angeordnet ist, dessen innere Dämpfung höher ist als die innere Dämpfung des Materials der Wandung.

Im Verlaufe der Weiterentwicklung bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen ist man dazu übergegangen, mehr und mehr elektrische Servo-Motoren im Bereich des Fahrgastraumes anzuordnen. Dies ist beispielsweise der Fall bei den elektrischen Antriebsmotoren für die Scheibenwischer, Fensterheber, Schiebedächer und dergleichen. Während früher die von diesen Motoren während

Telefon: (02 21) 38 02 38 - Telegramm: Inventator Köln · Telex: 8 883 555 max d ostscheckkonto Köln (BLZ 370100 50) Kto.-Nr. 152251-500 · Deutsche Bank AG Köln (BLZ 370 70060) Kto.-Nr. 1236181

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des Betriebes erzeugten Geräusche durch den Fahrzeugbenutzer -^y noch als erträglich angesehen werden konnten, vor allem desbeLb, well derartige Motoren relativ weit vom Fahrgastraum entfernt angeordnet waren, ist dies heute nicht mehr der Fall, da die Motoren teilweise in unmittelbarer Nähe des Fahrgastraumes angeordnet sind. Desweiteren hat der Wunsch nach einer Verbesserung des Komforts dazu geführt, daß der Geräuschpegel innerhalb des Fahrgastraumes mehr und mehr reduziert wird, gleichgültig wie weit der betreffende Geräuscherzeuger vom Fahrgastraum entfernt ist. Hieraus resultiert auch die Notwendigkeit, die elektrischen Servo-Motoren an Kraftfahrzeugen so auszulegen, daß sie nahezu geräuschlos sind.

Die von Elektromotoren mit geringer Leistung herrührenden Geräusche werden im wesentlichen durch den Kontakt der Bürsten bzw. der Körnen mit aem ft.oj.ieK.i-ui- um! iluioii Gulxwlii&uixgcii ice cLurcli Bürste und Andruckfeder gebildeten Federmassesystems innerhalb der Bürstenführung erzeugt. Im Hinblick darauf, daß es nicht möglich ist, die Quelle der Vibrationen völlig auszuschalten, versucht man diese Vibrationen zunäiist zu dämpfen. Man hat daher bereits vorgeschlagen, zwischen der Tragplatte der Bürstenführung und dem Chassis des Motors Dämpfungseiemente anzuordnen. Diese Lösung hat zwar zu einer Verbesserung geführt, aber der Geräuschpegel ist noch insgesamt gesehen verhältnismäßig hoch.

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Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenhalter zu schaffen, unter Berücksichtigung der für den Einsatz von elektrischen Servo-Motoren in Kraftfahrzeugen vorgegebenen Bedingungen, der es erlaubt, die durch einen elektrischen Kollektor-Motor erzeugten Geräusche während des Betriebes erheblich abzusenken. Hierbei wird davon ausgegangen, daß das Betriebsgeräusch wesentlich vermindert werden kann, wenn die durch die Reibung der Bürsten auf dem Kolektor erzeugten Vibrationen absorbiert oder zumindest gedämpft werden und zwar in einem Bereich, der dem Bereich der Vibrationserzeugung möglichst naheliegt. Gemäß den der Neuerung zugrundeliegenden Erkenntnissen ist die Absorptions- bzw. Dämpfungszone im Bereich der Bürstenführungen, der Verbindung der Bürstenführungen mit ihrer Tragplatte und dem auf dem Kollektor reibenden Bürsten bzw. Kohlen vorzusehen. Die Neuerung beruht ferner auf der i'atsacne, daö z.u.r Dcuup.Luj.i_ö voü Vibrationen zv.'icch^n c¹.*?"? Entstehungsort der Vibrationen einerseits und den übrigen Bauteilen andererseits ein Material mit einem großen inneren Dämpfungskoeffizient anzuordnen ist. Als innerer Dämpfungskoeffizient im Sinne der vorliegenden Neuerung wird die relative Abnahme der Schwingungsenergie pro Schwingung verstanden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

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daß die BHbtenführung einstückig mit der Tragplatte verbunden ist und daß die Tragplatte und die BUStenführung aus Kunststoff bestohen. Durch die einstückige Ausbildung werden mögliche Vibrationen, die durch ein Spiel zwischen Tragplatte und Bürstenführung ouostehen könnten, mit Sicherheit ausgeschaltet, wobei weiterhin durch die einstückige Herstellung des Bürstenhalters aus einem Kunststoff, die innere Dämpfung des Kunststoffes sich vorteilhaft auswirkt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß die Dämpfungsschicht mit der höheren inneren Dämpfung mit ihrer der Bürste zugekehrten Fläche eine Metallhülse umschließt. Hierdurch werden einmal die Gleitverhältnisse für die Bürste in der Bürstenführung verbessert und zum anderen der Vercchlciii lcr mit ^ΑαΎ* Rü-tr-Kp in Konrakt stehenden Flächen der Bürstenführung vermindert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß die Dämpfungsschicht wenigstens zweischichtig ausgeführt ist, wobei die äußere Schicht aus einem Material mit geringer innerer Dämpfung und die innere Schicht aus einem Material mit stärkerer innerer Dämpfung besteht. In einer vorteilhaften anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Dimpfungsschicht mit starker innerer Dämpfung außen und innen mit einez* Schicht aus einem Material mit geringerer innerer Dämpfung vex^sehen ist.

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Besonders ,vorteilhaft ist es, wenn die Metallhülse ^us einer Zinklegierung besteht, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Zamak bekannt ist. Im übrigen kann die Bürstenführung aus Messing oder aus Zamak bestehen.

Die Dämpfungsschicht mit starker innerer Dämpfung besteht in vorteilhafter Weise aus einem Elastomer oder aus einem Kunststoff.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß man die Vibrationen nach Möglichkeit vollständig unterdrücken möchte, ist es gemäß der Feuerung vorteilhaft, wenn die Bürste selbst mit einer metallischen Hülse umgeben ist, die diese schwerer macht und somit bei gegebener Feder_konstante für die Andruckfeder die Eigenfrequenz und damit die Tendenz zu vibrieren herabgesetzt wird.

Die Anordnung einer Metallhülse hat weiterhin den Vorteil, daß Querschnittsveränderungen der Büstenführungen in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur, weitgehend herabgesetzt werden. Hierdurch wird bei einem vorgegebenen Spiel zwischen der Bürste und der Metallhülse eine gute Gleitmöglichkeit für die Büste gegeben, ohne ^aß Geräuphe durch ein Schlagen der Bürste in der Bürstenführung erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform kanr. die metallische Hülse durch Einschieben in die bereits mit einer Dämpfungsschicht mit starker innerer Dämpfung versehene Bürstenführung montiert werden.

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In einer anderen Herstellungsart ist vorgesehen, die metallische Hülse unmittelbar in die Dämpfungsschicht und die Bürstenführung einzuformen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, zur Abstützung der Bürste die Bürstenführung an einem Ende durch einen Dichtungsstopfen ab zus chi ie 13 en, der von elastisch ausgebildeten Rasten in Ausnehmungen in der Bürstenführung gehalten ist.

Neuerungsgemäß ist schließlich vorgesehen, daß der die Bürste aufnehmende freie Querschnitt der Bürstenführung im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und daß die innenliegenden Ecken durch in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen erweitert sind. Hierdurch wird ein Verkanten der Bürsten oder Kohlen in den Bürstenführungen vermieden.

Die Neuerung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Aufsicht eine Tragplatte mit Bürstenführungen Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 1 Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV - IV in Fig. 1, der die Bürstenführung ohne Bürste und ohne Dämpfungsscfticht darstellt.

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Fig. 5 einen Dichtungsstopfen in perspektivischer Darstellung Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Dämpfungsschicht gemäß den

Fig. 2 und 3 gemäß der Linie VI - VI in Fig. 7 Fig. 7 einen Längsschnitt gemäß der Linie VII - VII in Fig. 6 Fig. 8 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Detail der Fig. 2 Fig. 9

u. 10 zeigen Quer- bzw. Längsschnitte durch eine andere Ausführungsform der Neuerung

Fig.11

u. 12 zeigen einen Quer- bzw. Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Neuerung.

In den Fig. 1 bis 7 ist die mit 1 bezeichnete Tragplatte aus Kunststoff geformt und weist an ihrem Außenrand eine Versteifungsrippe 2 auf. Im nitt?.eren Bereich ist eine Kreisöffnung vorgesehen, die es gestattet, die Tragplatte über den Kollektor des betreffenden Motors zu schieben. Auch der Rand der inneren Öffnung ist mit einer Versteifungsrippe 3 versehen. Die Tragplatte 1 ist einstükkig mit zwei identischen Bürstenführungen 4 versehen, die diametral gegenüberliegen und die in einem Arbeitsgang mit der Tragplatte hergestellt werden. Die Bürstenführungen 4 haben einen rechteckigen Querschnitt und sind an der der Tragplatte abgekehrten Seite mit einem Schlitz 5 versehen, durch den ein Zuleitungskabel 6 einer innerhalb der Bürstenführung 4 angeordneten Bürste 7 hindurchgeführt ist. Die Bürste 7 ist beispielsweise aus Kohle in Form eines Stabes mit rechteckigem Querschnitt hergestellt.

Im Inneren der Bürstenführung 4 ist eine Dämpfungsschicht 8 in Form einer Hülse aus Kunststoff angeordnet, die einen höheren

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inneren Dämpfungswert hat als der des Materials der Bürstenführung selbst. Das Material der Dämpfungsschicht muß hierbei zumindest an seiner Oberfläche befriedigende Gleiteigenschaiten aufweisen. Die Dämpfungsschicht kann beispielsweise aus Polychloropren hergestellt sein. Bei einer als Hülse ausgebildeten Dämpfungsschicht 8 ist diese ohne Spiel in die Öffnung der Büstenführung eingeschoben und weist auf ihrer der Tragplatte abgekehrten Seite einen Schlitz 9 auf. dessen Abmessungen dem Schlitz 5 in der Bürstenführung entsprechen. Der lichte Querschnitt der hülsenförmigen Dämpfungsschicht & ist so bemessen, daß eine Bürste 7 mit entsprechendem Querschnitt sich frei in Längsrichtung bewegen kann. Um ein Verklemmen der Bürste 7 in den durch die Dämpfungsschicht 8 umgebenen freien Querschnitt der Bürstenführung zu verhindern, sind die innenliegenden Ecken 10 mit in Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen versehen, während die Bürä:e entsprechende Abschrägungen 11 aufweisen.

An dem von der inneren Öffnung der Tragplatte abliegenden Ende der Bürstenführung ist ein Dichtungsstopfen 12 angeordnet. Der Dichtungsstopfen 12 hat, im Grundriß gesehen, eine im wesentlichen rechteckige Form, deren Querschnitt in etwa dem freien Querschnitt der Bürstenführung entspricht. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten weist der Dichtungsstopfen 12 zwei elastische Flügel 13 auf, deren Enden rastenförmig ausgebildet sind und die in Schlitze 14 in der Trinenwandung der Bürstenführung einrasten kö nen. Der mit seinem eingerasteten elastischen Flügel fest mit der Bürstenführung verbundene Dichtungsstopfen 12 schließt

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einmal vollständig das äußere Ende der Bürstenführung 4 ab und bietet gleichzeitig, bei entsprechender Dimensionierung der Teile, eine Abstützung des hinteren Endes der hUlsenförmig ausgebildeten Dämpfungsschicht, wodurch diese gleichzeitig in Position gehalten wird. Eine Feder 15 ist zwischen dem Dichtungsstopfen 12 und der Bürste 7 angeordnet, so daß diese gegen den Kollektor angedrückt wird. Bei einer derartigen Ausführungcform wird eine merkbare Verringerung der Betriebsgeräusche eines KoTlektor-Motors, wie er beispielsweise als Servo-Motor bei einem Kraftfahrzeug Anwendung findet, herabgesetzt.

In den Fig. 9 und 10 ist schematisch eine weitere Ausführungsform gemäß der Neuerung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Tragplatte mit dem Bezugszeichen 31 versehen. Die Tragplatte 31 ist auf Befestigungspunkten 32 befestigt und besteht mit den Bürsteniunrungen 35 aus einem "3 Lilok. Die Hürctcnführ'-m gen 33 umschließen Bürsten 34. Die Tragplatte 31 und die Bürstenführungen 33 sind aus einem gießbaren Material hergestellt, beispielsweise einem Kunststoff oder einer unter dem Handelsnamen Zamak bekannten Zinklegierung. Im Inneren der Bürstenführungen 33 ist eine aus einem Elastomer hergestellte Hülse 36 angeordnet, die eine Hülse 37 aus Zamak umschließt. Die Bürste 34 ist verschiebbar in der Hülse 37 gehalten. Zwischen der Bürste 34 und der Tragplatte 31 ist demnach eine verhältnismäßig schwere Metallhülse 37 und eine Hülse 36 aus einem Material mit großem inneren Dämpfungswert angeordnet. Bei dieser Ausführungsform erhält man für die Bürste 34 aufgrund der Metallhülse 27 ausreichende Gleitverhältnisse, selbst für den Fall, wenn aufgrund äußerer Einflüsse,

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beispielsweise Temperatureinflüssen, sich die Querschnittsabmessungen der Bürstenführung ändern sollten. Hierdurch ist eir^ gute Verschiebbarkeit der Bürste gewährleistet, ohne daß ein besonders großes Spiel für die Verschiebbarkeit der Bürste vorgesehen werden muß, das unerwünschte Vibrationen zur Folge haben würde.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere AusfUhrungsform gemäß der Neuerung. Bei dieser Ausführungform ist die Tragplatte 41 am Chassis des Motors über Befestigungspunkte 42 befestigt. Auch hier sind die Bürstenführungen 43 durch einen Gießvorgang einstückig mit der Tragplatte 41 verbunden. In den Bürstenführungen 43 sind die Bürsten 44 verschiebbar gehalten. Zwischen den Bürstenführungen 43 und den Bürsten 44 ist als Dämpfungsschicht eine Hülse 46 aus Kunststoff angeordnet. Die Hülse 46 besteht aus einem Kunststoffmaterial, dessen auuerc umu. Jcoseii. innere Schicht relativ steif sind, während die dazwischenliegende Schicht relativ weich ist. Hierdurch entsteht eine Hülse in Sandwich-Bauweise, deren beide äußere Schichten eine feste Haut darstellen, während die innenliegende Schicht eine Dämpfungsschicht mit hoher innerer Dämpfung bildet. Die Tragplatte 41 und die Bürstenführungen 43 können aus einem Stück, beispielsweise aus Zamak hergestellt sein, wobei die Tragplatte in vorteilhafter Weise gleichzeitig den Flansch des Motors bildet. Diese Ausführungsform erlaubt es, die Übertragung von Vibrationen zu vermindern und die nicht vollständig zu vermeidenden Vibrationen zu absorbieren, bevor diese in die Zone der Tragplatte 41 ein-

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geleitet werden, an der die Befestigungspunkte 42 angeordnet sind.

In einer Variante ist die Hülse 46 aus einem zweischichtigen Material hergestellt, bei dem eine Schicht einen höheren inneren Dämpfungswert aufweist, als die andere, wobei die Differenz der inneren Dämpfungen auf die Differenz der Strukturen der beiden verschiedenen Schichten zurückzuführen ist: Die Hülse 46 ist aus Polyurethan hergestellt mit einer in sich geschlossenen Außenhaut. Man hat hierbei festgestellt, daß in allen vorstehend beschriebenen Fällen derart ausgerüstete Servo-Motoren ein sehr geringes Betriebsgeräusch erzeugen.

Die Neuerung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind vielfältige Variationsmög-

Henkelten, insDesmaere hiriaiuiilliuJu <l*a. "aerial ic:: icnlcbar, ohne daß der der Neuerung zugrundeliegende Raumformgedanl'e verlassen wird.

Ansprüche

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Claims

- 12 Ansprüche t

1. Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor mit geringer Leistung mit wenigstens einer an einer Tragplatte befestigten Bürstenführung, in der eine Bürste verschiebbar gelagert ist, wobei zwischen der Bürste und den Wandungen der Bürstenführung wenigstens eine Dämpfungsschicht aus einem Material angeordnet ist, dessen innere Dämpfung höher ist als die innere Dämpfung des Materials der Wandung, dadurch g e ken nzeichnet, daß die Bürstenführung (4,33,43) einstückig mit der Tragplatte (1,34,41) verbunden ist und daß die Tragplatte und die Bürstenführung aus Kunststoff bestehen, und daß die Dämpfungsschicht (36) mit der höheren inneren Dämpfung mit ihrer der Bürste (34) zugekehrten Fläche eine Metallhü?se (37) umschließt.

2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e nn ?.. e i c hn e t, daß die Dämpfungsschicht (36) wenigstens zweischichtig ausgeführt ist, wobei die äußere Schicht aus einem Material mit geringer innerer Dämpfung und die innere Schicht aus einem Material mit starker innerer Dämpfung besteht.

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3. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (46) mit starker innerer Dämpfung außen und innen von einer Schicht aus einem Material mit geringerer innerer Dämpfung umgeben ist.

4. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhüxse (37) aus einer Zinklegierung besteht.

5. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken nzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (8, 36,46) mit starker innerer Dämpfung aus einem Elastomer oder einem Kunststoff besteht.

6. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Bürste (7,34, 44) die Bürstenführung (4„33,43) an einem Ende durch einen Dichtungsstopfen (12) abgeschlossen ist, der von elastisch ausgebildeten Rasten (13) in Ausnehmungen (14) in der Bürstenführung gehalten ist.

7. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dsr die Bürste (7,34,44) aufnehmende freie Querschnitt der Bürstenführung (4,33,43) im wesentlichen rechteckig avisgebildet ist und daß die inner-liegenden -ken durch in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen (10) erweitert sind.

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