Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BRUSH HOLDER FOR SPRING ELEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/021582
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brush holder (24) which comprises two front sides (30, 32) comprising at least one support (34) wherein the at least one brush (22.1, 22.2) is displacably received, and a carrier (42) which carries at least one support (34) and which is secured on the electric machine (10). The carrier (42) and the support (34) are connected together by means of spring elements (76). The spring elements (76) are arranged at a distance, in an axial manner, by a first section (76.1) in relation to the carrier (42) on a first front side (32), have a first semi-circular-shaped curved section (76.2), protrude by means of an essentially straight central section (76.3) between the carrier (42) and the supports (34), have a second semi-circular-shaped curved section (76.4) and are secured to the second front side (30) by means of a second axially extending section (76.5) on the supports. As a result, high elasticity in the direction of the periphery and high rigidness in the radial and axial direction is achieved.

Inventors:
MAURER ERIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/054201
Publication Date:
March 02, 2006
Filing Date:
August 26, 2005
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
MAURER ERIK (DE)
International Classes:
H02K5/14; H01R39/38
Domestic Patent References:
WO2004040715A12004-05-13
Foreign References:
EP0554171A11993-08-04
DE19545651A11997-06-12
US5159222A1992-10-27
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Bürstenhalter (24), der zwei Stirnseiten (30, 32) aufweist, mit wenigstens einer Halterung (34), in der wenigstens eine Bürste (22.1, 22.2) beweglich aufgenommen ist, und mit einem Träger (42), der die wenigstens eine Halterung (34) trägt und der an der elektrischen Maschine (10) befestigt ist, wobei der Träger (42) und die Halterung (34) über Federelemente (76) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (76) mit einem ersten Abschnitt (76.1) auf einer ersten Stirnseite (32) axial vom Träger (42) abstehen, in einen ersten bogenförmigen Bogenabschnitt (76.2) übergehen, mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt (76.3) zwischen dem Träger (42) und den Halterungen (34) hindurchragen, in einen zweiten bogenförmigen Bogenabschnitt (76.4) übergehen und mit einem zweiten axial verlaufenden Abschnitt (76.5) an der Halterungen (34) an der zweiten Stirnseite (30) befestigt sind.
2. Bürstenhalter (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (24) wenigstens zwei Halterungen (34) aufweist, die sich diametral gegenüberliegen und über wenigstens zwei, vorzugsweise ringsegmentförmige Verbindungsstreben (46) miteinander verbunden sind.
3. Bürstenhalter (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) die Form eines Rahmens hat, der zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben (48) hat, die radial um die Verbindungsstreben (46) verlaufen, und der zwei sich gegenüberliegende Brücken (50) hat, die zumindest an den von den Bürsten (22) abgewandten Seiten der Halterungen (34) vorbeiführen.
4. Bürstenhalter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) über mindestens drei, vorzugsweise vier Federelemente (76) mit den Halterungen (34) und/oder den Verbindungstreben (46) verbunden ist.
5. Bürstenhalter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (34) eine Uförmige Aufnahme für einen Bürstenköcher (38) ist.
6. Bürstenhalter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) mindestens drei, vorzugsweise vier Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64) zur Fixierung an der elektrischen Maschine (10) hat, die jeweils an den Übergangsbereichen der Rahmenstreben (48) und der Brücken (50) ausgebildet sind.
7. Bürstenhalter (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64) radial nach außen gerichtete Fortsätze sind, die Verjüngungen (56) aufweisen, die auf einem Kreisbogen liegen und die vorzugsweise in Ausnehmungen (58) im Gehäuse (12) der elektrischen Maschine (10) steckbar sind und die vorzugsweise einen axial verlaufenden Hohlraum (60) aufweisen.
8. Bürstenhalter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halterungen (34) vorgesehen sind, deren Mittelachsen parallel und mit Versatz zueinander verlaufen, so dass die Bürsten (22) im Betrieb der elektrischen Maschine (10) geneigt zur Drehrichtung des rotierenden Kontaktelements (20) gerichtet sind.
9. Bürstenhalter (24) mit wenigstens einer Bürste (22) und/oder mit wenigstens einem mit einer Bürste (22) versehenen Bürstenköcher (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. 1 O.Elektrische Maschine (10), vorzugsweise Kommutatormotor mit wenigstens einem Bürstenhalter (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Description:
Bürstenhalter mit Federelementen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Bürstenhalter mit Federelementen für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. An diese elektrische Maschinen werden, wenn sie als bürstenbehaftete, vorzugsweise zweipolige Elektromotoren, insbesondere Heiz- und Klimamotoren eingesetzt werden, hohe Anforderungen in Bezug auf die Geräuschentwicklung gestellt. Ein derartiger Bürstenhalter, wie er beispielsweise aus der DE 42 41 405 bekannt ist, umfasst wenigstens eine Halterung, in der wenigstens eine Bürste beweglich aufgenommen ist, und einen Träger, der die Halterung trägt und der Befestigungsabschnitte aufweist, mit denen der Bürstenhalter an der elektrischen Maschine fixiert ist. Zur Geräusch- und Schwingungsreduzierung sind die Halterung und der Träger mittels Federelementen miteinander gekoppelt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Bürstenhalter für elektrische Maschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Federelemente in Umfangsrichtung relativ weich und in Axialrichtung sowie Radialrichtung relativ steif sind. Vorzugsweise ist der Träger über mindestens drei, vorzugsweise vier Federelemente mit den Halterungen und/oder den Verbindungstreben verbunden. Dadurch, dass die Federelemente mit einem ersten Abschnitt auf einer Stirnseite axial vom Träger abstehen, in einen ersten halbkreisförmigen Bogenabschnitt übergehen, mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt zwischen dem Träger und den Halterungen sowie den Verbindungsstreben hindurchragen, in einen zweiten halbkreisförmigen Bogenabschnitt übergehen und mit einem zweiten axial verlaufenden Abschnitt an den Halterungen und/oder Verbindungsstreben an der zweiten Stirnseite befestigt sind, laufen die Bürsten auf einem Kommutator mit einem verminderten Risiko eines unrunden Laufs.

Vorzugsweise ist die Halterung eine U-förmige Aufnahme für einen Bürstenköcher. Dadurch lässt sich die Halterung leicht fertigen und der Bürstenköcher sich leicht bestücken. Die bevorzugteste Weiterbildung ist auch die, dass Bürstenköcher vorgesehen sind, da sich nur mit ihnen Motoren mit sehr hoher Leistung verwirklichen lassen.

Ein einfacher und platzsparender Aufbau ergibt sich, wenn der Träger die Form eines Rahmens hat, der zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben hat, die radial um die Verbindungsstreben verlaufen, und der zwei sich gegenüberliegende Brücken hat, die zumindest an den von den Bürsten abgewandten Seiten der Halterungen vorbeiführen.

Dadurch, dass der Träger mindestens drei, vorzugsweise vier Befestigungsabschnitte hat, die jeweils an den Übergangsbereichen der Rahmenstreben und der Brücken ausgebildet sind, ergibt sich ein mechanisch stabiler Aufbau.

Vorzugsweise sind die Befestigungsabschnitte radial nach außen gerichtete Fortsätze, die Verjüngungen aufweisen, die auf einem Kreisbogen liegen und die vorzugsweise in Ausnehmungen einer Gehäusewand der elektrischen Maschine steckbar sind und die vorzugsweise einen axial verlaufenden Hohlraum aufweisen. Dies ergibt eine leichte Montage, eine gute Zentrierung und einen stabilen Halt.

An einem derartigen Bürstenhalter sind vorzugsweise zwei Halterungen vorgesehen, deren Mittelachsen parallel und mit Versatz zueinander verlaufen, so dass die Halterungen die Bürsten im Betrieb der elektrischen Maschine geneigt in die Drehrichtung des rotierenden Kontaktelements ausgerichtet sind. Dies ergibt eine leicht handhabbare Baugruppe, die zudem gute Geräuscheigenschaften hat.

Ein derartiger Bürstenhalter mit wenigstens einer Bürste und/oder mit wenigstens einem mit einer Bürste versehenen Bürstenköcher hat gute Schwingungseigenschaften.

Mit einer elektrischen Maschine, vorzugsweise Kommutatormotor mit einem oder mehreren derartigen Bürstenhaltern, wobei der oder die Bürstenhalter an einer Stirnseite des Gehäuses der elektrischen Maschine befestigt ist bzw. sind, lässt sich leicht ein Baukasten realisieren.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Zeichnung

Zwei Ausfuhrungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine elektrische Maschine in einem Längsschnitt, Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Bürstenhalters für zwei Bürsten im Gehäuse der elektrischen Maschine nach Figur 1 in einer ersten Einbaulage, Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Bürstenhalters im Gehäuse der elektrischen Maschine nach Figur 1 in einer zweiten Einbaulage, Figur 4 den Bürstenhalter nach Figur 2 ohne Gehäuse aber mit Bürsten und Figur 5 den Bürstenhalter nach Figur 3 ohne Gehäuse aber mit Bürsten.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur 1 ist ein Teil einer elektrischen Maschine 10 in einem Längsschnitt vereinfacht dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor, auch Kommutatormotor genannt, der vorzugsweise in einem Lüfterantrieb eines Kraftfahrzeugs zu Anwendung kommt. Es sind jedoch andere Anwendungen beispielsweise in einen Fensterheber, Wischerantrieb, Sitzversteller oder sonstigen Anwendungen in einem Kraftfahrzeug denkbar. Es kann sich aber auch um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine 10 hat vorzugsweise nur eine Drehrichtung, weshalb sie besonders für den bereits erwähnten Lüfterantrieb bestimmt ist. Auch aufgrund der niedrigen Geräusche ist die elektrische Maschine 10 am besten für einen Lüfterabtrieb geeignet.

In der elektrischen Maschine 10 ist auf der Welle für den Fall, dass es sich um einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor handelt, ein Kommutator angeordnet. Im Falle eines Generators wäre dies ein Schleifring. In beiden Fällen handelt es sich jedoch um ein Kontaktelement, das vorzugsweise rotiert.

Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, insbesondere ein Polgehäuse, und einen darin angeordneten Anker 14. Der Anker 14 weist eine Welle 16 und ein Ankerpaket 17 mit einer nicht näher dargestellten Ankerwicklung auf. Die Ankerwicklung ist über Drähte 18 mit Haken eines Kommutators 20 verbunden. Der Kommutator 20 wird am Umfang von zwei Kohlebürsten bzw. Bürsten 22 an zwei radial gegenüberliegenden Seiten beaufschlagt. Die Bürsten 22 sind auf einem ersten Bürstenhalter 24 angeordnet, der als Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist. Der Kommutator 20, die Bürsten 22 und der Bürstenhalter 24 bilden eine Kommutierungsvorrichtung 26. Der Bürstenhalter 24 wird vorzugsweise durch einen Deckel 28 am Gehäuse 12 gehalten bzw. fixiert. Der Deckel 28 kann auch ein Lagerdeckel oder Lagerbügel sein. Der Bürstenhalter 24 kann auch in einen solchen Lagerdeckel oder Lagerbügel eingesetzt sein.

In den Figuren 2 bis 5 ist ein in das Gehäuse 12 der elektrischen Maschine 10 eingeschobener erster Bürstenhalter 24 nach einem ersten Ausführungsbeispiel ohne den Anker 14, den Kommutator 20 und den Deckel 28 gezeigt. Der Bürstenhalter 24 ist an einer Stirnseite 29 des Gehäuses 12 der elektrischen Maschine 10 befestigt.

Der Bürstenhalter 24 weist zwei Stirnseiten 30, 32 auf. Er weist außerdem zwei sich diametral gegenüberliegende, vorzugsweise U-förmige Halterungen 34 auf, in denen jeweils eine Bürste 22 in einem als Blechstanzbiegeteil hergestellten Bürstenköcher 38 verschiebbar und durch eine Feder 40 beaufschlagt angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass drei, vier oder noch mehr Halterungen 34 vorgesehen sind.

Außerdem weist der Bürstenhalter 24 als weiteren wesentlichen Teil einen Träger 42 auf, der die Halterungen 34 trägt.

Die Mittelachsen 44 der beiden Halterungen 34 verlaufen parallel und mit Versatz zueinander, so dass die Bürsten 22 im Betrieb der elektrischen Maschine 10 geneigt in die Drehrichtung des Kommutators 20 gerichtet sind. Dies hat einen sehr leisen Lauf zur Folge, wodurch sich die besondere Eignung der elektrischen Maschine 10 als Lüfterantrieb ergibt. Die beiden Halterungen 34 sind über zwei, vorzugsweise ringsegmentförmige Verbindungsstreben 46 miteinander verbunden.

Der Träger 42 hat die Form eines Rahmens. Er wird gebildet durch zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben 48, die radial um die Verbindungsstreben 46 der Halterungen 34 verlaufen. Ferner weist er zwei sich gegenüberliegende Brücken 50 auf, die zum einen an den von den Bürsten 22 abgewandten Seiten der Halterungen 34 vorbeiführen. Jede Brücke 50 umfasst vorzugsweise einen Bügel 52, der radial um die Halterungen 34 herumfuhrt, jedoch unterhalb der Bürstenköcher 38. Auch kann nur ein Bügel 52 vorgesehen sein und keine Brücken 50.

Der Träger 42 weist am Außenumfang Befestigungsabschnitte 54 auf, mit denen der Bürstenhalter 24 an der elektrischen Maschine 10 am Gehäuse 12 fixiert ist. Die Befestigungsabschnitte 54 sind derart an beiden Stirnseiten 30, 32 des Trägers 42 ausgebildet, dass der Träger 42 und somit der Bürstenhalter 24 mit der einen Stirnseite 30 und auch der anderen Stirnseite 32 am Gehäuse 12 fϊxierbar ist.

Statt der gezeigten vier Befestigungsabschnitte 54 kann der Träger 42 auch mit drei Befestigungsabschnitten 54 am Gehäuse 12 befestigt sein. Die vier Befestigungs¬ abschnitte 54 sind jeweils an den Übergangsbereichen der Rahmenstreben 48 und der Brücken 50 ausgebildet. Wie besonders deutlich aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, sind die Befestigungsabschnitte 54 radial nach außen gerichtete Fortsätze, die zumindest außen aber wie gezeigt vorzugsweise auch seitlich durchgehend von der einen Stirnseite 30 zur anderen Stirnseite 32 verlaufen. Die Befestigungsabschnitte 54 weisen Verjün¬ gungen 56 auf, die, wie auch die Befestigungsabschnitte 54 selbst, auf einem Kreisbogen liegen, der durch das Gehäuse 12 verdeutlicht wird. Die Befestigungsabschnitte 54 bzw. die Verjüngungen 56 werden vorzugsweise in stirnseitige Ausnehmungen 58 (Figuren 2 und 3) oder Fenster der Gehäusewand 12 gesteckt, wodurch sich eine formschlüssige Sicherung gegen Verdrehen ergibt. Die Verjüngungen 56 weisen vorzugsweise jeweils einen axial verlaufenden Hohlraum 60 auf, wodurch sich eine größere Elastizität und bessere Dämpfung ergibt.

Am Außenumfang der Befestigungsabschnitte 54 sind seitlich abstehende Nasen 62 ausgebildet. Diese liegen am Außenumfang des Gehäuses 12 an und bilden den äußeren Abschluss der Verjüngungen 56. Den inneren Abschluss oder auch Beginn der Verjüngungen 56 wird durch einen Absatz bzw. eine Schulter 64 gebildet, die am Innenumfang des Gehäuses 12 anliegt. Dadurch ist eine formschlüssige Sicherung gegen radiale Bewegungen des Bürstenhalters 24 gebildet. Die in Axialrichtung des Bürstenhalters 24 ausgerichteten Stirnseiten 66, 68 der Befestigungsabschnitte 54 liegen am Gehäuse 12 an und bilden axiale Anschläge.

Die Stirnseiten 66, 68 haben den gleichen Abstand zu einer Symmetrieebene. Diese verläuft zwischen den Befestigungsabschnitten 54 der beiden Stirnseiten 30, 32. Die - -

Symmetrieebene verläuft entlang der mit einem Doppelpfeil dargestellten Bewegungsrichtung 72 der Bürsten 22 in den Halterungen 34.

Die Befestigungsabschnitte 54 der beiden Stirnseiten 30, 32 verlaufen symmetrisch zu einer Linie 74, die senkrecht auf der Längsachse des Kommutators 20 steht, der im Betrieb der elektrischen Maschine 10 mit den beiden Bürsten 22 zusammenwirkt. Dadurch bildet die Linie 74 eine Wendeachse, um die der Bürstenhalter 24 gewendet und mit wahlweise mit seinen beiden Stirnseiten 30, 32 an der elektrischen Maschine 10 befestigbar ist.

Der Träger 42 des Bürstenhalters 24 weist mindestens drei, vorzugsweise vier Federelemente 76, mit denen er mit den Halterungen 34 und/oder den Verbindungstreben 46 verbunden ist. Die Federelemente 76 stehen mit einem ersten Abschnitt 76.1 auf einer Stirnseite 32 axial vom Träger 42 ab und gehen in einen ersten bogenförmigen, vorzugsweise halbkreisförmigen Bogenabschnitt 76.2 über. Mit einem im Wesentlichen geraden Mittelabschnitt 76.3 ragen sie zwischen dem Träger 42 und den Halterungen 34 sowie den Verbindungsstreben 46 hindurch und gehen in einen zweiten bogenförmigen, vorzugsweise halbkreisförmigen Bogenabschnitt 76.4 über. Mit einem sich daran anschließenden, zweiten axial verlaufenden Abschnitt 76.5 sind die Federelemente dann an den Halterungen 34 und/oder den Verbindungsstreben 46 der zweiten Stirnseite 30 befestigt. In Drehrichtung des Kommutators 20 bzw. Umfangsrichtung des Bürstenhalters 24 haben die Federelemente 76 eine geringere Erstreckung als senkrecht zur Drehrichtung des Kommutators bzw. der Umfangsrichtung des Bürstenhalters 24. Die größere Erstreckung ist ca. fünf Mal größer als die kleinere Erstreckung, wobei ein Bereich von drei bis acht Mal so groß auch noch gute Werte liefert. Dadurch sind die Federelemente 76 in Umfangsrichtung relativ weich und in Axialrichtung sowie Radialrichtung -jeweils des Bürstenhalters 24 bzw. der elektrischen Maschine 10 - relativ steif.

Schließlich sind an den Rahmenstreben 48 an einer Stirnseite 30 axial abstehende Pfosten 82 zur Durchführung von Bürstenlitzen 84 der Bürsten 22 ausgebildet. Ferner weist der Bürstenhalter Hakenpaare 86 zur Fixierung der Bürstenlitzen 84 aufweist. Schließlich hat der Bürstenhalter 24, vorzugsweise in den Rahmenstreben 48 Taschen 88 zur Aufnahme von nicht dargestellten Entstörelementen.