EP4233155A1

EP4233155A1 - Bürstensystem für einen elektromotor

Info

Publication number: EP4233155A1
Application number: EP21830637.1A
Authority: EP
Inventors: Christian Saum; Andreas Schweichart; Michael Speth
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-08-30
Also published as: WO2022128555A1; DE102020216308A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem (1) eines Kommutatormotors (19), aufweisend mindestens eine Bürstenkohle (4) mit einer einem Kommutator (3) zugewandten Kontaktfläche (4a) und mit einer dieser gegenüber liegenden Anlagefläche (4b) sowie mit einer Anschlussleitung (7) einen die Bürstenkohle (4) aufnehmenden Bürstenschacht (5), der einen Schachtlängsschlitz (9) aufweist, über den die Anschlussleitung (7) geführt ist, und ein Federelement (6), das auf die Bürstenkohle (4) in deren Arbeitsposition (PA) eine Federkraft in Schachtlängsrichtung (L) ausübt, wobei die Bürstenkohle (4) in einer Vormontageposition (PV) mittels des Federelements (6) oder mittels eines biegeelastischen Federarms (13) im Bürstenschacht (5) geklemmt ist.

Description

Beschreibung

Bürstensystem für einen Elektromotor

Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem mit mindestens einer in einem Bürstenschacht (Bürstenköcher) geführten und eine Anschlussleitung aufweisenden Bürstenkohle sowie mit einem Federelement zur Ausübung einer Federkraft auf die Bürstenkohle. Die Erfindung betrifft weiterhin einen nachfolgend als Kommutatormotor bezeichneten Elektromotor mit einem derartigen Bürstensystem.

Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Anzahl an Verstellteilen, beispielsweise eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, Fensterheber oder ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zugeordneten elektromotorischen Verstellantriebs zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind. Das jeweilige Verstellteil wird mittels eines Getriebes, beispielsweise eines Schneckengetriebes, das von einem Gleichstrom-Elektromotor mit rotorseitigem Kommutator angetriebenen wird, mit einer antriebsseitigen Schnecke auf der Motorwelle und mit einem abtriebsseitigen Schneckenrad betätigt. Das Getriebe ist in einem Getriebegehäuse angeordnet, an welches der Elektromotor (Kommutatormotor) über dessen Motorgehäuse angeflanscht ist. An einer Stirnseite des Elektromotors befinden sich Steckkontakte, die mit im Getriebegehäuse angeordneten Gegenkontakten elektrisch verbunden werden. Die Steckkontakte sind in einem typischerweise aus Kunststoff hergestellten Bürstensystem des Elektromotors angeordnet.

Im Unterschied zu einem bürstenlosen Elektromotor bestreichen bei einem mit einem wellenfesten Kommutator versehenen (bürstenbehafteten) Elektromotor üblicherweise zwei oder auch mehrere Bürsten (Bürstenkohlen) eine Anzahl von Kommutatorlamellen, die den elektrischen Strom auf die Wicklungen eines sich mit der Motorwelle drehenden Rotors übertragen. Mittels der Lamellen wird von Wicklung zu Wicklung eine Stromwendung (Kommutierung) erzeugt, die gegenüber üblicherweise feststehenden Magnetpolen des Stators ein Drehmoment auf die Motorwelle (Rotorwelle) erzeugt. Hierbei sind die Steckkontakte mit den Bürsten (Bürstenkohlen) mittels litzenartigen Anschlussleitungen elektrisch leitend verbunden (kontaktiert).

Bei einer solchen, nachfolgend als Bürstenkohle bezeichneten Bürste handelt es sich typischerweise um einen quaderartigen, aus Kohlepulver - gegebenenfalls zusammen mit Metallpartikeln - gepressten stabförmigen Kohlekörper. In diesen ist die Anschlussleitung in Form typischerweise einer Kohlelitze mit mehreren Einzeldrähten eingepresst. Aufgrund des Schleifkontakts mit den Kommutatorlamellen unterliegt die jeweilige Bürstenkohle im Betrieb des Elektromotors einem Abrieb. Um dennoch den Kontakt zwischen der Bürstenkohle und dem Kommutator aufrecht zu erhalten, ist die Bürstenkohle in der Regel in einem köcherartigen Bürstenschacht mittels einer mechanischen Feder unter Wirkung deren Federkraft verschiebbar gelagert, so dass eine automatische Nachstellung der Bürstenkohle erfolgt. Die Federkraft kann beispielsweise mittels einer Schenkel-, Druck-, Blattoder Rollbandfeder erzeugt werden.

Der jeweilige Bürstenschacht ist häufig auf einem beispielsweise als Bürstenplatte ausgeführten Träger (Bürstenträger) angeordnet, der zusammen mit der jeweiligen Bürstenkohle und den erforderlichen elektrischen Kontaktmitteln sowie gegebenenfalls vorhandenen Entstörelementen (Spulen, Drosseln, Kondensatoren) das sogenannte Bürstensystem bildet.

Bei einer Montage des Elektromotors ist es beim Aufbringen des zweckmäßigerweise ringartigen Bürstensystems auf den Kommutator notwendig, die kollidierenden Bürstenkohlen entgegen der Federkraft der Feder derart einzudrücken und im Bürstenschacht zurückzuhalten, sodass der Kommutator durch eine zentrale Öffnung des Bürstensystems hindurchgeführt werden kann, ohne an der jeweiligen Bürstenkohle zu kollidieren. Zur Rückhaltung der Bürstenkohle ist es aus der DE 10 2015 220 897 A1 bekannt, den Bürstenschacht (Bürstenköcher) mit einem Schachtlängsschlitz zu versehen, der eine Engstelle aufweist, welche von der Anschlussleitung erst dann durchschritten (passiert) wird, wenn die Wirkverbindung des Federelementes mit der Bürstenkohle hergestellt ist. Die Engstelle ist an einer solchen Position entlang des Schachtlängsschlitz angeordnet, bei der die Bürstenkohle nicht in einen den Kommutator aufnehmenden Fügeraum des Bürstensystems hineinragt, also nicht mit dem Kommutator im Zuge dessen Montage kollidiert.

Bei der Montage des bekannten Bürstensystems und des Elektromotors wird die mit der Anschlussleitung versehene Bürstenkohle in den Bürstenschacht eingeführt, und das Federelement wird montiert. Daraufhin wird der Kommutator bestimmungsgemäß montiert, wobei die Engstelle die Anschlussleitung und somit die Bürstenkohle aus dem Fügeraum des Kommutators zurückhält. Ist der Kommutator in dessen Endlage verbracht, so wird die Wirkverbindung mit dem Federelement hergestellt, wobei dessen Federkraft auf die Bürstenkohle in Richtung des Kommutators ausgeübt und die Anschlussleitung durch die Engstelle gedrückt wird.

Problematisch hierbei sind Fertigungstoleranzen der Engstelle und/oder der als Kohlelitze ausgeführten Anschlussleitung. Weichen nämlich aufgrund von Prozessschwankungen die aufeinander abgestimmten Maße der Engstelle und des Durchmessers der Anschlussleitung voneinander ab, so besteht die Gefahr, dass die Klemmung der Anschlussleitung in oder an der Engstelle des Schachtlängs- schlitztes nicht gegeben ist. Dies kann zu einem unerwünschten Ausschuss von Teilen des Bürstensystem führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Bürstensystem eines Kommutatormotors anzugeben, das vorteilhafterweise einfach und insbesondere zuverlässig montierbar ist. Des Weiteren soll ein möglichst einfach und kostengünstig herstellbarer Elektro- bzw. Kommutatormotor mit einem solchen Bürstensystem angegeben werden. Bezüglich des Bürstensystems wird die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich eines das Bürstensystem aufweisenden Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Bürstensystem für einen Kommutatormotor, also für einen Elektromotor mit einem Kommutator, weist mindestens eine Bürstenkohle auf, die beispielsweise aus gepresstem Kohlenstaub hergestellt ist, und an der eine flexible, litzenartige Anschlussleitung angebunden oder vorzugsweise in die Bürstenkohle integriert ist. Mit anderen Worten weist die Bürstenkohle einen Kohlekörper und eine in diesen, insbesondere tangential zur Motorachse, eingepresste Kohlelitze als Anschlussleitung auf. Die Bürstenkohle weist eine einem Kommutator zugewandte Kontaktfläche und eine dieser gegenüber liegende Anlagefläche auf.

Das Bürstensystem weist des Weiteren eine der Anzahl der Bürstenkohlen entsprechende Anzahl an Bürstenschächten auf, die nachfolgend auch als Bürstenoder Kohleköcher bezeichnet werden. Der jeweilige Bürstenschacht, in dem die Bürstenkohle aufgenommen und geführt ist, weist einen Schachtlängsschlitz auf, über den die Anschlussleitung geführt ist. Der Schachtlängsschlitz ist geeigneter Weise in einer seitlichen Schachtwand des Bürstenschachts vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist der Schachtlängsschlitz zwischen zwei - bezogen auf die Motorachse - axialen Schachtschenkeln des Bürstenschachts gebildet. Das Bürstensystem weist zudem ein Federelement auf, das auf die Bürstenkohle eine Federkraft in Schachtlängsrichtung ausübt, wenn die Bürstenkohle in deren Arbeitsposition am montierten Kommutator anliegt.

Vorzugsweise weist das Bürstensystem einen biegeelastischen Federarm auf, der an der Bürstenkohle anliegt und auf diese eine Klemmkraft, insbesondere in eine Schachtquerrichtung des Bürstenschachts, ausübt, um die Bürstenkohle in deren Vormontage- oder Parkposition innerhalb des Bürstenschachtes zu halten und somit aus dem Fügeraum des Kommutators zurückzuhalten. Auch kann die Bürstenkohle in der Vormontage- oder Parkposition mittels des Federelements, insbesondere mittels eines Federarms des Federelements, im Bürstenschacht geklemmt sein.

Geeigneter Weise ist der biegeelastische Federarm zur Ausübung der Klemmkraft auf die Bürstenkohle in Richtung einer dem Schachtlängsschlitz gegenüber liegenden seitlichen Schachtwand des Bürstenschachts ausgebildet. Mittels des biegeelastischer Federarms wird die Bürstenkohle im Bürstenschacht zuverlässig, jedoch lösbar geklemmt. Diese Klemmwirkung wirkt insbesondere in einem Vormontagezustand, wenn die Bürstenkohle deren bestimmungsgemäße Anlage am Kommutator noch nicht erreicht hat oder erreichen soll, um den Kommutator bzw. das Bürstensystem zuverlässig montieren zu können, ohne dass die Bürstenkohle eine solche Montage durch eine Kollision mit dem Kommutator behindert.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der biegeelastische Federarm an einem Freiende eines den Schachtlängsschlitz des Bürstenschachts flankierenden, dies bedeutet den Schachtlängsschlitz begrenzenden Schachtschenkels vorgesehen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der biegeelastische Federarm - auf der Kohleseite - freiendseitig eine in Richtung der Bürstenkohle orientierte Anlagekante auf. Geeigneter Weise weist der biegeelastische Federarm hierzu eine in einem spitzen Winkel zur Schachtlängsrichtung verlaufende Anlagekante auf. Mit der Anlagekante hinterschneidet (hintergreift) oder übergreift der biegeelastische Federarm eine zwischen einer Seitenfläche der Bürstenkohle und deren Anlagefläche gebildete Bürstenkante, insbesondere eine - bezogen auf eine Motorachse (Drehachse des Kommutators) - axial verlaufende Bürstenkante. Diese Seitenfläche ist zweckmäßigerweise diejenige Fläche der Bürstenkohle, welche dem Schachtlängsschlitz zugewandt ist.

Mittels des Federarms wird die Bürstenkohle gegen die gegenüberliegende Seitenfläche gepresst und somit die Bürstenkohle im Bürstenschacht in der gewünschten Vormontageposition zuverlässig geklemmt. Der genannte (spitze) Winkel beträgt geeigneter Weise zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 15° und 20°, weiter bevorzugt zwischen 17,5° und 22,5°. Das Bürstensystem weist ferner ein Federelement auf, das auf die Bürstenkohle eine Federkraft in Schachtlängsrichtung ausübt. Das Federelement ist geeigneter Weise eine Schenkelfeder, die auf einen außerhalb des Bürstenschachtes angeordneten Tragzapfen aufgesetzt ist. Das Federelement weist einen, insbesondere am Bürstenschacht (außenseitig), festgelegten Federschenkel und einen beweglichen Anlageschenkel auf, der an der Anlagefläche der Bürstenkohle anliegt. Das mit der Bürstenkohle in Wirkverbindung stehende Federelement übt auf die Bürstenkohle eine Federkraft aus, um die im Bürstenschacht geführte Bürstenkohle in Richtung zum Kommutator zu bewegen. Diese Bewegungsrichtung verläuft - bezogen auf die Drehachse des Kommutatormotors - radial.

In einer bevorzugten Anwendung ist das Bürstensystem in einem, insbesondere zwei- oder vierpoligen, Elektromotor mit Kommutator (Kommutatoromotor) montiert. Zweckmäßigerweise umfasst das Bürstensystem mindestens zwei Bürstenkohlen, die insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Kommutators punktsymmetrisch zu diesem angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Bürstensystem vier Bürstenkohlen, die zueinander um jeweils 90° versetzt angeordnet sind

Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Bürstensystems wird die Motormontage vereinfacht, wodurch eine besonders kostengünstige Herstellung des Kom- mutatoromotors erreicht ist. Der Kommutatoromotor ist vorzugweise ein Bestandteil eines Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs. Der Verstellantrieb, der beispielsweise ein Fensterheber ist, weist zum Beispiel ein mittels des Kommutatoromotors angetriebenes Getriebe auf, das in einer Wirkverbindung mit einem Verstellteil, beispielsweise einem Fahrzeugfenster, steht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in schematischer Draufsicht eine Darstellung eines Bürstensystems eines Elektro- bzw. Kommutatormotors mit zueinander gegenüberliegend angeordneten Bürstenkohlen, die jeweils in einem Bürstenschacht federnd gegen einen Kommutator gelagert sind,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung die Bürstenkohle im Bürstenschacht mit biegeelastischem Federarm und mit einem Federelement mit einem Federschenkel in Parkposition,

Fig. 3 in einer Schnittdarstellung die mittels des biegeelastischen Federarms im Bürstenschacht geklemmte Bürstenkohle in deren Vormontage- oder Parkposition,

Fig. 4 in einer Ansicht gemäß Fig. 3 die Bürstenkohle in deren Arbeitsposition innerhalb des Bürstenschachtes,

Fig. 5 ausschnittsweise in einer Ansicht gemäß den Figuren 3 und 4 den biegeelastischen Federarm im bzw. mit in Richtung einer gegenüberliegenden Schachtwand des Bürstenschachtes gedrehtem Hintergriff für die Bürstenkohle, und

Fig. 6 in schematischer Darstellung einen Fensterheber als Verstellantrieb einer Fahrzeug-Fensterscheibe, mit dem Elektro- bzw. Kommutatormotor und mit einer damit antriebstechnisch gekoppelten Stellmechanik.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Bürstensystem 1 eines oder für einen nachfolgend auch als Kommutatormotor bezeichneten Elektromotor (Fig. 6). Das Bürstensystem 1 umfasst eine etwa kreisringartige Bürstenplatte 2, die konzentrisch um einen wellenfest mit einer Motorwelle gekoppelten Kommutator 3 des Elektromotors angeordnet ist. Das Bürstensystem 1 weist zwei Bürstenkohlen 4 auf, die mit dem Kommutator 3 während des elektromotorischen Betriebs nach Art von Gleitkontakten elektrisch leitfähig kontaktiert sind. Während des Betriebs drehen sich die Motorwelle (Rotorwelle) und damit der Kommutator 3 um eine gemeinsame Motoroder Rotationsachse R, die als Kreuz veranschaulicht ist. Des Weiteren umfasst das Bürstensystem 1 zwei, im Ausführungsbeispiel gegenüberliegend angeordnete, bezogen auf die Rotationsachse R radial um 180° versetzte Bürstenschächte oder -köcher 5, in denen die Bürstenkohlen 4 radial verschiebebeweglich geführt sind. Die Bürstenkohlen 4 und der jeweils zugeordnete Bürstenschacht 5 sind im Ausführungsbeispiel bezüglich der Rotationsachse R beziehungsweise des Kommutators 3 punktsymmetrisch an der Bürstenplatte 2 angeordnet. Um eine Anpresskraft entlang einer radial gerichteten Bürstenandruckrichtung B zwischen den Bürstenkohlen 4 und dem Kommutator 3 zu erzeugen, weist das Bürstensystem 1 für jede Bürstenkohle 4 ein in Fig. 1 lediglich schematisch angedeutetes zugeordnetes Federelement 6 auf.

Die Bürstenkohlen 4 dienen zur Bestromung auf den im Betrieb rotierenden Kommutator 3 und damit auf die nicht näher dargestellten Wicklungen eines Rotors des Elektromotors. Hierzu weisen die Bürstenkohlen 4 an einer der Bürstenplatte 2 abgewandten Oberseite oder - wie im Ausführungsbeispiel - an einer Bürstenseite jeweils eine auch als Kohlelitze bezeichnete Anschlussleitung 7 zur Stromübertragung auf. Die Anschlussleitung 7, die in den nicht näher bezeichneten Kohlekörper unter Bildung der Bürstenkohle 4, insbesondere tangential zur Rotationsachse R, eingepresst ist, ist über einen hier nicht dargestellten Steckkontakt mit einer Steuereinheit (Fig. 6) des Elektromotors elektrisch verbunden.

Im elektromotorischen Betrieb liegt die Bürstenkohle 4 mit deren Kontaktfläche 4a am Kommutator 3 an (Arbeitsposition), während das Federelement 6 an einer in Fig. 1 nicht näher bezeichneten, der Kontaktfläche 4a radial gegenüberliegenden Anlagefläche (Fig. 2) der Bürstenkohle 4 anliegt, um die Bürstenkohle 4 innerhalb des zugeordneten Bürstenschachtes 5 in Bürstenandruckrichtung B zu pressen.

In den Figuren 2 bis 4 ist ausschnittsweise das Bürstensystem 1 mit der Bürstenplatte 2 und mit einem Bürstenschacht 5 mit darin angeordneter Bürstenkohle 4 dargestellt. Der jeweilige Bürstenschacht 5 ist an die Bürstenplatte 2 angeformt und nach Art eines radial verlaufenden Hohlzylinders mit rechteckigem Querschnitt zur im Wesentlichen formschlüssigen Aufnahme der im Bürstenschacht 5 schiebebeweglich geführten Bürstenkohle 4 ausgestaltet. Innerhalb des Bürstenschachts 5 ist die etwa quaderförmige Bürstenkohle 4 angeordnet. Die radial innenliegende Kontaktfläche 4a der Bürstenkohle 4 ist komplementär zur Außenkontur des Kommutators 3 abgerundet.

In der Arbeitsposition (Fig. 4) liegt ein Feder- oder Anlageschenkel 6a des Federelementes 6 an der der Kontaktfläche 4a gegenüberliegenden Anlagefläche 4b der Bürstenkohle 4 an. Das Federelement 6 ist eine Schenkelfeder, die auf einem außerhalb des Bürstenschachtes 5 angeordneten, axialen Tragzapfen 8 sitzt, der an die Bürstenplatte 2 angeformt ist. Ein Federschenkel 6b (Fig. 3 und 4) des Federelementes 6 liegt außenseitig am Bürstenschacht 5 an und ist dort festgelegt. Das Federelement 6 bewirkt ein Nachführen der sich betriebsbedingt abreibenden Bürstenkohle 4 radial gegen den Kommutator 3 in Bürstenandruckrichtung B.

Der Bürstenschacht 5, in dem die jeweilige Bürstenkohle 4 aufgenommen und geführt ist, weist einen Schachtlängsschlitz 9 auf, der in Bürstenandruckrichtung B orientiert ist und im Ausführungsbeispiel - bezogen auf die Rotationsachse R - radial verläuft. Über den Schachtlängsschlitz 9 ist die Anschlussleitung 7 geführt.

Der Schachtlängsschlitz 9 ist in einer der seitlichen Schachtwände 10, 11 des Bürstenschachts 5 vorgesehen. Die Schachtwände 10, 11 verlaufen in Bürstenandruckrichtung B, im Ausführungsbeispiel - bezogen auf die Rotationsachse R - also radial. Die den Schachtlängsschlitz 9 aufweisende Schachtwand, hier die Schachtwand 10, befindet sich auf der dem Federelement 6 und dessen Tragzapfen 8 gegenüberliegenden Seite, an der die andere Schachtwand 11 verläuft. Der Schachtlängsschlitz 9 ist zwischen zwei Schachtschenkeln 10a, 10b der seitlichen Schachtwände 10 des Bürstenschachts 5 gebildet.

Wie in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht ist, befindet sich der Feder- oder Anlageschenkel 6a des Federelementes 6 in einer Vormontage- oder Parkposition Pv in einer Kerbe oder Nut 12 einer Wand 11 a, die beispielsweise in axialer Verlängerung der dem Tragzapfen 8 zugewandten Schachtwand 11 auf der Bürstenplatte 2 angeordnet und geeigneter Weise wiederum an diese angeformt ist. Am Bürstenschacht 5 ist ein biegeelastischer Federarm (Finger, Dom) 13 vorgesehen, der auf die Bürstenkohle 4 eine Kraft in eine Schachtquerrichtung des Bürstenschachts 5 ausübt. Hierdurch wird die Bürstenkohle 4 im Bürstenschacht 5 geklemmt. Der biegeelastische Federarm 13 ist an einem Freiende desjenigen, den Schachtlängsschlitz 9 des Bürstenschachts 5 begrenzenden ersten Schachtschenkels 10a der Schachtwand 10 vorgesehen, welcher der Bürstenplatte 2 des Bürstensystems 1 abgewandt ist. Mit anderen Worten befindet sich der biegeelastische Federarm 13 an demjenigen (oberen) Schachtschenkel 10a, dessen axialer Abstand zur Bürstenplatte 2 größer ist als der Abstand des anderen (unteren) Schachtschenkels 10b. Der Federarm 13 ist ein Bestandteil des Bürstenschachtes 5, der vorzugsweise zusammen mit der Bürstenplatte 2 eine Kunststoff-Spritz- gussteil, also ein Formteil aus einem Kunststoff ist.

Wie aus Fig. 3, welche die Parkposition Pv der Bürstenkohle 4 innerhalb des Bürstenschachtes darstellt, und aus Fig. 4, welche die Arbeitsposition PA der Bürstenkohle 4 darstellt, vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist der biegeelastische Federarm 13 zur Ausübung der Klemmkraft in Richtung der dem Schachtlängsschlitz 9 gegenüberliegenden seitlichen Schachtwand 11 des Bürstenschachts 5 orientiert oder ausgelenkt. Mit anderen Worten wirkt die vom biegeelastischer Federarm (Finger, Dorn) 13 ausgeübte Klemmkraft derart, dass die Bürstenkohle 4 innerhalb des Bürstenschachtes 5 zumindest im Westlichen gegen dessen dem Schachtlängsschlitz 9 gegenüberliegende Schachtwand 11 gedrückt (gepresst) wird. Diese Klemm kraft wirkt im Vormontagezustand, in dem die Bürstenkohle 4 in deren Parkposition Pv innerhalb des Bürstenschachtes 5 nicht am Kommutator 3 anliegt, so dass dieser ungehindert in oder durch die zentrale Ausnehmung der Bürstenplatte 2 oder diese über den Kommutator 3 geführt werden kann.

Wie aus Fig. 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der biegeelastische Federarm 13 freiendseitig eine in Richtung der Bürstenkohle 4 orientierte Anlagekante oder -fläche 14 auf. Bezogen auf die Bürstenandruckrichtung B, die hier der radial verlaufenden Schachtlängsrichtung L entspricht, verläuft die Anlagekante 14 des biegeelastischen Federarms 13 in eine in einem spitzen Winkel a. Der Winkel beträgt geeigneter Weise zwischen 15° und 25°, vorzugsweise zwischen 17,5 und 22,5°.

Mit der Anlagekante 14 hinterschneidet oder hintergreift der biegeelastische Federarm 13 die Bürstenkohle 4. Der Hinterschnitt (Hintergriff) erfolgt an einer zwischen einer Seitenfläche 4c der Bürstenkohle 4 und deren Anlagefläche 4b gebildeten Bürstenkante 15 (Fig. 4). Bezogen auf die Rotationsachse R, welche der Motorachse bzw. der Drehachse des Kommutators 3 entspricht, verläuft diese Bürstenkante 15 axial. Die entsprechende Seitenfläche 4c ist diejenige Fläche der Bürstenkohle 4, welche dem Schachtlängsschlitz 9 zugewandt ist. Mittels des Federarms 13 wird die Bürstenkohle 4 im Bürstenschacht 5 in der gewünschten Vormontageposition zuverlässig geklemmt.

Bei einem in der Fig. 6 dargestellten Verstellantrieb 16 handelt es sich um einen elektrischen Fensterheber für eine Fensterscheibe 17 eines Kraftfahrzeugs. Der Verstellantrieb 16 ist zweckmäßigerweise in einer nicht näher dargestellten Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs integriert. Der Verstellantrieb 16 umfasst eine Steuereinheit 18, die geeigneter Weise durch einen Mikrocontroller mit implementierter Steuer- und Auswertesoftware gebildet ist. Die Steuereinheit 18 ist zur signaltechnischen Ansteuerung des eine Motorwelle 19 aufweisenden Kommutatormotors (Elektromotors) 20 mit integriertem Bürstensystem 1 vorgesehen und eingerichtet. Der Kommutatormotor 20, in dem das Bürstensystem 1 in nicht näher dargestellter Art und Weise angeordnet ist, wirkt über eine Stellmechanik 21 , insbesondere in Form eines ein- oder zweistrangigen Seilfensterhebers, auf die Fensterscheibe 17.

Bei einer Betätigung des Elektro- oder Kommutatromotors 20 wird die Fensterscheibe 17 verfahren. Die Fensterscheibe 17 ist hierbei reversibel zwischen einer Schließstellung S, welche der höchstmöglichen Position x entspricht, und einer Offenstellung O verfahrbar, welche eine tiefstmögliche Position x darstellt. In diesen Stellungen S, O ist die Fensterscheibe 17 in jeweils gestrichelt angedeutet. Mit durchgezogenen Linien ist die Fensterscheibe 17 dagegen in einer halbgeöffneten Zwischenstellung dargestellt. Zur Ermittlung der jeweils aktuellen Position x der Fensterscheibe 17 ist an der Motorwelle 19 ein Ringmagnet 22 angeordnet, der eine geradzahlige Anzahl von umfänglich verteilten Magnetpolen aufweist. Mit dem Ringmagnet 22 wirkt ein als Positionsgeber dienender Hall-Sensor 23 zusammen. Dieser detektiert bei einer Drehung der Motorwelle 19 ein fluktuierendes Magnetfeld des Ringmagneten 22 und generiert ein entsprechend pulsierendes Hall-Signal H, das an die Steuereinheit 18 ausgegeben wird. Die Steuereinheit 18 ermittelt durch Zählung und Aufsummierung der Pulse des Hall-Signals H ein Positionsmaß, das proportional zur Position x der Fensterscheibe 17 ist. Ein Stellvorgang, bei dem die Fensterscheibe 17 aus ihrer Schließstellung S in Richtung auf die Öffnungsstellung 0 verfahren werden soll, wird von einem Fahrzeugnutzer durch Betätigung eines Tasters 24 ausgelöst.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Bürstensystem 1 mit mindestens einer eine Anschlussleitung 7 aufweisenden Bürstenkohle 4 und mit einem einen Schachtlängsschlitz 9 zum Durchführen der Anschlussleitung 7 aufweisenden Bürstenschacht 5 sowie mit einem Federelement 6 und mit einem biegeelastischen Federarm 13, der an der Bürstenkohle 4 in deren Vormontage- oder Parkposition Pv anliegt und auf diese eine Klemmkraft ausübt. Sie betrifft weiter einen ein solches Bürstensystem 1 aufweisenden Kommutatormotor 20 als (Gleichstrom -)E lektrom otor.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

So kann die Bürstenkohle 4 in der Vormontage- oder Parkposition Pv innerhalb des Bürstenschachtes 5 auch mittels des Feder- oder Anlageschenkels 6a geklemmt sein, indem dieser beispielsweise zwischen die obere Schachtwand und die Bürstenkohle 4 geführt ist. Für die Arbeitsposition PA wird der Feder- oder Anlageschenkel 6a in die in Fig. 3 oder 4 gezeigte Position verbracht.

Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten An- wendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei anderen elektrischen Antrieben im Fahrzeug.

Bezugszeichenliste

1 Bürstensystem

2 Bürstenplatte

3 Kommutator

4 Bürste/Bürstenkohle

4a Kontaktfläche

4b Anlagefläche

4c Seitenfläche

5 BürstenschachtZ-köcher

6 Federelement/Schenkelfeder

6a Feder-ZAnlageschenkel

6b Federschenkel

7 Anschlussleitung

8 Tragzapfen

9 Schachtlängsschlitz

10 Schachtwand

10a (oberer) Schachtschenkel

10b (unterer) Schachtschenkel

11 Schachtwand

11 a Wand

12 Kerbe/Nut

13 Federarm

14 AnlagekanteZ-fläche

15 Bürstenkante

16 Verstellantrieb

17 Fensterscheibe

18 Steuereinheit

19 Motorwelle

20 Kommutator-ZEIektromotor

21 Stellmechanik

22 Ringmagnet

23 Hall-Sensor 24 Taster

B Bürstenandruckrichtung

H Hallsignal L Schachtlängsrichtung

0 Öffnungsstellung

PA Arbeitsposition

Pv Vormontage-ZParkposition

R Motor-ZRotationsachse S Schließstellung

U Motorspannung x Scheibenposition

Claims

Ansprüche Bürstensystem (1 ) eines Kommutatormotors (19), aufweisend mindestens eine Bürstenkohle (4) mit einer einem Kommutator (3) zugewandten Kontaktfläche (4a) und mit einer dieser gegenüber liegenden Anlagefläche (4b) sowie mit einer Anschlussleitung (7), einen die Bürstenkohle (4) aufnehmenden Bürstenschacht (5), der einen Schachtlängsschlitz (9) aufweist, über den die Anschlussleitung (7) geführt ist, ein Federelement (6), das auf die Bürstenkohle (4) in deren Arbeitsposition (PA) eine Federkraft in Schachtlängsrichtung (L) ausübt, wobei die Bürstenkohle (4) in einer Vormontageposition (Pv) mittels des Federelements (6) oder mittels eines biegeelastischen Federarms (13) im Bürstenschacht (5) geklemmt ist. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (13) an der Bürstenkohle (4) anliegt und auf diese eine Klemmkraft ausübt. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtlängsschlitz (9) in einer seitlichen Schachtwand (10) des Bürstenschachts (5) gebildet ist, und/oder dass der Schachtlängsschlitz (9) zwischen zwei Schachtschenkeln (10a, 10b) des Bürstenschachts (5) gebildet ist. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass der biegeelastische Federarm (13) zur Ausübung der Klemmkraft auf die Bürstenkohle (4) in eine Schachtquerrichtung des Bürstenschachts (5) ausgebildet ist, und/oder - dass der biegeelastische Federarm (13) zur Ausübung der Klemmkraft auf die Bürstenkohle (4) in Richtung einer dem Schachtlängsschlitz (9) gegenüber liegenden Schachtwand (11 ) des Bürstenschachts (5) ausgebildet ist. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeelastische Federarm (13) an einem Freiende eines den Schachtlängsschlitz (9) des Bürstenschachts (5) flankierenden Schachtschenkels (10a) vorgesehen ist. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeelastische Federarm (13) freiendseitig eine in Richtung der Bürstenkohle (5) orientierte Anlagekante (14) aufweist. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeelastische Federarm (13) eine in einem spitzen Winkel (a) zur Schachtlängsrichtung (L) verlaufende Anlagekante (14) aufweist, mit welcher der biegeelastische Federarm (13) eine zwischen einer Seitenfläche (4c) der Bürstenkohle (4) und deren Anlagefläche (4b) gebildete Bürstenkante (15) hinterschneidet. Bürstensystem (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagekante (14) des biegeelastischen Federarms (13) in einem spitzen Winkel (a), insbesondere in einem Winkel a = (20 ± 2,5)°, zur Schachtlängsrichtung (L) verläuft. Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 18 dass das Federelement (6) eine Schenkelfeder ist, die auf einen außerhalb des Bürstenschachtes (5) angeordneten Tragzapfen (8) aufgesetzt ist, wobei das Federelement (6) einen festgelegten Federschenkel (6b) und einen beweglichen Anlageschenkel (6a) aufweist, der an der Anlagefläche (4b) der Bürstenkohle (4) anliegt. Elektromotor (20), insbesondere eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs, mit einem Bürstensystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.