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Dokumentenidentifikation DE102004035184A1 29.06.2006
Titel Bürstenhalter für die Kohlebürsten eines Elektromotors sowie Elektromotor
Anmelder Valeo Systèmes d`Essuyage, La Verriere, FR
Erfinder Rienhardt, Hans-Peter, 74172 Neckarsulm, DE;
Wellhäuser, Martin, 74372 Sersheim, DE;
Heuberger, Christof, 71706 Markgröningen, DE;
Walther, Bernd, 74321 Bietigheim-Bissingen, DE;
Fonta, Sebastien, 71640 Ludwigsburg, DE;
Wondratschek, Frank, 70376 Stuttgart, DE
Vertreter Jahn, W., Pat.-Anw., 74321 Bietigheim-Bissingen
DE-Anmeldedatum 20.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004035184
Offenlegungstag 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse H01R 39/41(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Bei einem Bürstenhalter für die Kohlebürste eines einen Kommutator aufweisenden Elektromotors mit einer Führung, in der die Kohlebürste in einer Vorschubrichtung verschiebbar geführt ist, sind Federmittel zum Vorspannen der Kohlebürste mit einer in der Vorschubrichtung wirkenden Federkraft für das Andrücken gegen den Kommutator sowie zum seitlichen Anpressen der Kohlebürste gegen die Führung mit einer quer zur Vorschubrichtung wirkende Federkraft vorgesehen. Die Federmittel sind dabei von einem einzigen Federelement gebildet, welches sowohl die in Vorschubrichtung wirkende Federkraft als auch die quer zur Vorschubrichtung wirkende Federkraft erzeugt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenhalter für die Kohlebürste eines einen Kommutator aufweisenden Elektromotors gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen Elektromotor, vorzugsweise für einen elektromotorischen Hilfsantrieb bei Fahrzeugen, gemäß Oberbegriff Patentanspruch 8.

Elektromotoren für elektromotorische Hilfsantriebe bei Fahrzeugen, beispielsweise für Scheibenwischerantriebe sind in der Regel als Gleichstrommotor ausgebildet, und zwar mit einer auf der Ankerwelle angeordneten Ankerwicklung, die über Kohlebürsten und einen Kommutator auf der Ankerwelle kontaktiert ist. Es ist hierbei auch bekannt, die in jeweils einer Führung des Bürstenhalters beispielsweise an einer Bürstenhalterplatte vorgesehenen Kohlebürsten durch Federmittel (Vorschubfeder) in einer Vorschubrichtung bzw. in Längsrichtung der jeweiligen Kohlebürste federnd vorzuspannen, so dass die Kohlebürste mit einem Ende gegen den Kommutator anliegt. Die Vorschubfeder, die beispielsweise als gewendelte Druckfeder (US-A-3 710 160) oder auch als Rollfeder (US-A-3 526 797, US-A-2 683 829) ausgebildet ist, stützt sich dabei gegen das dem Kommutator abgewandte Ende der Kohlebürste ab. Hierbei ist es aber erforderlich, die Führung für die Kohlebürste möglichst genau zu tolerieren, da es bei einem zu großen Spiel zwischen der Kohlebürste und der Führung während des Betriebs zu einem Vibrieren der Kohlebürste und damit zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt. Andererseits kann es bei einem zu geringen Spiel zwischen der Führung und der Kohlebürste zu einem Verklemmen der Kohlebürste und dadurch zu einem Ausfall des Motors kommen.

Um eine spielfreie Führung der Kohlebürste im Bürstenhalter ohne die Gefahr eines Verklemmens zu erreichen, wurde auch bereits vorgeschlagen, zusätzlich zu der Vorschubfeder ein weiteres Federelement, beispielsweise in Form einer Bügelfeder (US-A-3 710 160) oder in Form einer Blattfeder (EP-A-0 304 528) vorzusehen, mit der die Kohlebürste mit einer ihrer Längsseiten gegen eine Führungsfläche des Bürstenhalters federnd angedrückt wird, oder aber die Führung des Bürstenhalters im Bereich einer Öffnung, an der die Kohlebürste aus der Führung vorsteht, mit einem gegen eine Längsseite der Kohlebürste anliegenden blattfederartigen Abschnitt zu versehen (DE 37 38 504 A1).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bürstenhalter aufzuzeigen, der sich durch eine besonders einfache und betriebssichere Konstruktion auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bürstenhalter entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Elektromotor, insbesondere für einen elektromotorischen Hilfsantrieb bei Fahrzeugen, beispielsweise für einen Scheibenwischerantrieb, für eine elektrische Sitzverstellung, für ein elektrisch betätigbares Schiebedach, für elektrische Fensterheber usw. ist Gegenstand des Patentanspruches 8.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement von wenigstens einer Schenkelfeder gebildet, die wenigstens einen ersten und einen zweiten Schenkel aufweist und die mit ihrem wenigstens einen ersten Schenkel die in Vorschubrichtung der Kohlebürste wirkende Federkraft und mit ihrem wenigstens einen zweiten Schenkel den quer zur Vorschubrichtung wirkenden Anpressdruck der Kohlebürste gegen die Führung des Bürstenhalters erzeugt.

Generell hat die Erfindung den Vorteil, dass durch den seitlichen, von dem Federelement erzeugten Anpressdruck der Kohlebürste gegen den Bürstenhalter eine verbesserte, spielfreie und geräuscharme Führung der Kohlebürste erreicht ist. Diese hat hierdurch ferner eine gewisse Reibungsdämpfung in Vorschubrichtung, so dass ein Schwingen der Kohlebürste auch in der Achse der Vorschubrichtung vermieden ist.

Für den Vorschub und den seitlichen Anpressdruck wird ein einziges bzw. gemeinsames Federelement verwendet, wodurch sich nicht nur eine Vereinfachung der Konstruktion und damit eine besonders kostengünstige Lösung durch Einsparung von Bauteilen ergeben, sondern auch eine nicht unerhebliche Reduzierung des Bauvolumens.

Der Bürstenhalter bzw. dessen Führung kann aus Kunststoff gefertigt werden, und zwar insbesondere auch derart, dass die jeweilige Kohlebürste im Wesentlichen nur an einer Längsseite geführt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine, die Federwirkung in Vorschubrichtung erzeugende Schenkel der Schenkelfeder arretierbar, so dass dieser Schenkel im arretierten Zustand nicht auf die Kohlebürste einwirkt und lediglich der seitliche Anpressdruck durch den wenigstens einen weiteren Schenkel erzeugt wird. Hierdurch ist eine Fixierung der jeweiligen Kohlebürste während des Handlings oder des Transportes der die Bürstenführungen aufweisenden Elemente, beispielsweise Bürstenhalterplatte, sowie während der Montage des jeweiligen Elektromotors möglich.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

1 in vergrößerter Teildarstellung eine Bürstenhalterplatte für einen einen Kommutator aufweisenden Elektromotor, im Bereich eines Bürstenhalters, zusammen mit der im Montagezustand befindlichen Feder;

2 eine Darstellung ähnlich 1, jedoch bei gegen den Kommutator des Elektromotors durch die Feder angedrückter Kohlebürste;

3 in einer Darstellung die gesamte Bürstenhalterplatte.

In den Figuren ist 1 eine aus einem geeigneten, elektrisch isolierenden Material hergestellte Bürstenhalterplatte, auf der an einer Ausnehmung 2 einander gegenüberliegend zwei Bürstenhalter 3 vorgesehen sind. Jeder Bürstenhalter 3 dient in bekannter Weise zur Aufnahme und Führung einer Kohlebürste 4, die bei montiertem Elektromotor mit ihrem in die Ausnehmung 2 hineinragenden Ende 4.1 gegen den Kommutator 5 des Ankers des Elektromotors federnd anliegt.

Zum federnden Anpressen des Endes 4.1 der Kohlebürste 4 gegen den Kommutator 5 weist jeder Bürsterhalter 3 eine Feder 6 auf, die bei der dargestellten Ausführungsform als gewendelte Feder mit zwei Schenkeln 6.1 und 6.2 sowie einem gewendelten, im wesentlichen die Federwirkung erzeugenden Abschnitt 6.3 ausgebildet ist.

Mit dem freien Ende des ersten Schenkels 6.1 liegt die Feder 6 gegen das dem Ende 4.1 abgewandte Ende 4.2 der Kohlebürste 4 federnd an (2). Mit dem freien Ende des zweiten Schenkels 6.2 stützt sich die Feder 6 federnd an einer sich zwischen den beiden Enden 4.1 und 4.2 erstreckenden Längsseite 4.3 der Kohlebürste 4 ab. Mit dem gewendelten Abschnitt 6.3 ist die Feder an der Bürstenhalterplatte gehalten, und zwar bei der dargestellten Ausführung dadurch, dass der gewendelte Abschnitt 6.3 auf einen gegenüber der Kohlebürste 4 seitlich versetzten und von der Ebene der Längsseite 4.3 beabstandeten Zapfen 7 an der Bürstenhalterplatte 1 diesen umschließend aufgesetzt ist. Die Feder 6 ist weiterhin derart ausgebildet ist, dass mit einer Vergrößerung des Winkels zwischen des Schenkeln auch die von diesen ausgeübte Federkraft zunimmt.

Die Kohlebürste 4 wird durch den zweiten Schenkel 6.2 der Feder 6 mit ihrer der Längsseite 4.3 gegenüberliegenden Längsseite 4.4 gegen die Führungsfläche einer Führung 8 angedrückt, die die Kohlebürste 4 zumindest auch an ihrer, der Bürstenhalterplatte 1 abgewandten und die beiden Längsseiten 4.3 und 4.4 verbindenden Oberseite 4.5 übergreift. Die Kohlebürsten-Führung 8, die bei montiertem Motor mit ihrer Längserstreckung in etwa radial zur Achse des Kommutators 5 liegt, ist hierfür beispielsweise als U-Profil ausgebildet.

An der Bürstenhalterplatte 1 ist im Bereich jedes Bürstenhalters 3 ein Vorsprung oder Zapfen 9 vorgesehen, der von dem Rand der Ausnehmung 2 einen größeren Abstand aufweist als das Ende 4.2 auch einer noch unverbrauchten Kohlebürste 4. An diesem Zapfen 9 kann der erste Schenkel 6.1 für einen Montagezustand eingehängt werden, so dass dann die Feder 6 nur noch mit ihrem zweiten Schenkel 6.2 auf die Seite 4.3 einwirkt und damit durch erhöhte Reibkraft zwischen der Längsseite 4.4 der Kohlebürste 4 und der Führung 8 die jeweilige Kohlebürste 4 im Bürstenhalter 3 gegen ein Längsverschieben sichert.

Die elektrische Verbindung der jeweiligen Bürstenkohle 4 ist in den Figuren mit 10 bezeichnet.

Durch die Feder 6 ist die Kohlebürste 4 einerseits in der Führung 8 durch seitliches Anpressen spielfrei gehalten und andererseits bei montiertem Motor mit ihrem Ende 4.1 gegen den Kommutator 5 federnd angedrückt. Weiterhin kann durch die Feder 6 in ihrem Montagezustand die jeweilige Kohlebürste 4 auch in dem Bürstenhalter 3 bzw. in der dortigen Führung 8 gegen ein Längsverschieben gesichert gehalten werden, um so die Montage des Motors bzw. des den Kommutator 5 aufweisenden Ankers bei zurückgezogenen und in dieser Stellung gehaltenen Kohlebürsten 4 zu ermöglichen. Da in diesem Zustand der erste Schenkel 6.1 an dem weiteren Vorsprung 9 unter Vergrößerung des Winkels zwischen den Schenkeln 6.1 und 6.2 eingehängt ist, übt der zweite Schenkel 6.2 dann eine erhöhte Kraft auf die Längsseite 4.3 der Kohlebürste 4 aus, was zu einer besonders wirksamen Sicherung der Kohlebürste 4 gegen Längsverschiebung führt.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind oder dass dadurch der die Erfindung tragende Gedanke verlassen wird. Allen Ausführungen ist aber gemeinsam, dass ein einziges Federelement sowohl für das seitliche Anpressen der Kohlebürste in der Führung und damit für ein spielfreies Führen der Kohlebürste, als auch zur Erzeugung der Federkraft in Vorschubrichtung dient. Bevorzugt ist das jeweilige Federelement dann auch noch so ausgebildet ist, dass es in einem Montagezustand die Kohlebürste in der Führung des Bürstenhalters arretiert, und zwar vorzugsweise mit einer erhöhten seitlichen Krafteinwirkung.

Abweichend von der vorbeschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, an der Bürstenhalterplatte mehr als zwei Bürstenhalter 3 vorzusehen.

1Bürstenhalterplatte 2Ausnehmung 3Bürstenhalter 4Kohlebürste 4.1, 4.2Ende der Kohlebürste 4 4.3, 4.4Längsseite der Kohlebürste 4 4.5Oberseite der Kohlebürste 5Kommutator 6Schenkelfeder 6.1, 6.2Schenkel der Feder 6 6.3gewendelter Abschnitt der Feder 6 7Haltezapfen für Feder 6 8Führung für Kohlebürste 4 9zusätzlicher Zapfen oder Vorsprung zum Einhängen des Schenkels 6.1 im Montagezustand der Feder 6 10elektrische Verbindung

Anspruch[de]
  1. Bürstenhalter für die Kohlebürste (4) eines einen Kommutator (5) aufweisenden Elektromotors, mit einer Führung (8), in der die Kohlebürste (4) in einer Vorschubrichtung verschiebbar geführt ist, mit Federmitteln zum Vorspannen der Kohlebürste (4) mit einer in der Vorschubrichtung wirkenden Federkraft für das Andrücken eines ersten Abschnitts (4.1) der Kohlebürste (4) gegen den Kommutator (5) sowie zum seitlichen Anpressen der Kohlebürste (4) gegen die Führung (8) mit einer quer zur Vorschubrichtung wirkende Federkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel von einem einzigen Federelement (6) gebildet sind, welches sowohl die in Vorschubrichtung der Kohlebürste (4) wirkende Federkraft als auch die quer zur Vorschubrichtung wirkende Federkraft erzeugt.
  2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Schenkelfeder (6) ist, die mit wenigstens einem ersten Schenkel (6.1) die in Vorschubrichtung wirkende Federkraft und mit wenigstens einem zweiten Schenkel (6.2) die quer zur Vorschubrichtung wirkende Federkraft erzeugt.
  3. Bürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Schenkel (6.1) auf einen dem ersten Abschnitt (4.1) entfernt liegenden zweiten Abschnitt (4.2) der Kohlebürste (4) einwirkt, wobei die Abschnitte beispielsweise die Enden der Kohlebürste (4) sind.
  4. Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Schenkel (6.2) auf eine Längsseite (4.3) der Kohlebürste (4) einwirkt.
  5. Bürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (9) zum temporären Arretieren des wenigstens einen ersten Schenkels (6.1) der Schenkelfeder (6) in einer von der Kohlebürste (4) beabstandeten Position.
  6. Bürstenhalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum temporären Arretieren des wenigstens einen ersten Schenkels (6.1) von einem Vorsprung oder Zapfen (9) gebildet sind.
  7. Bürstenhalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum temporären Arretieren des wenigstens einen ersten Schenkels (6.1) derart vorgesehen sind, dass bei arretiertem ersten Schenkel (6.1) der wenigstens eine zweite Schenkel (6.2) mit erhöhter Federkraft auf die Kohlebürste (4) einwirkt.
  8. Elektromotor, insbesondere für einen elektromotorischen Hilfsantrieb bei Fahrzeugen, mit einem Kommutator (5) an einer Ankerwelle sowie mit mit dem Kommutator (5) zusammenwirkenden und jeweils in einem Bürstenhalter (3) geführten Kohlebürsten (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (3) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenhalter (3) an einer Bürstenhalterplatte (1) vorgesehen sind.
  10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bürstenhalterplatte (1) die Führungen (8) der Kohlebürsten (4) und/oder die Haltemittel (7) zum Befestigen der Federelemente (6) der Bürstenhalter (3) und/oder die Mittel zum Arretieren des wenigstens einen ersten Schenkels (6.1) der Federmittel (6) vorgesehen sind.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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