Modularer Bürstenhalter, Bausatz, elektrische Maschine sowie Hydraulikaggregat Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen modularen Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, einen Bausatz zum Montieren eines modularen Bürstenhalters, eine elektrische Maschine sowie ein Hydraulikaggregat.

Bekannte elektrische Maschinen, insbesondere in Kraftfahrzeug-Hydraulikaggregaten eingesetzte elektrische Maschinen, umfassen einen Bürstenhalter mit einem einteiligen Grundelement, aufweisend einen Grundplattenabschnitt und einen langgestreckten Steckkontakt mit Anschlusskontakten zum elektri- sehen Kontaktieren der elektrischen Maschine. Für jede neue Applikation wird bisher ein vollständig neuer Bürstenhalter (Schleifkontakthalter) entwickelt. Hieraus resultiert ein hoher Entwicklungsaufwand sowie ein hoher Werkzeugaufwand, da für jeden neuen Bürstenhalter ein neues Spritzgusswerkzeug geschaffen werden muss.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenhalter anzugeben, der mit nur geringfügigen Modifikationen für unterschiedliche Applikationen ein- setzbar ist. Ziel ist es, den Entwicklungs- und Werkzeugaufwand zu minimieren.

Ferner besteht die Aufgabe darin, einen Bausatz zum Montieren eines derartigen Bürstenhalters anzugeben. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, eine elektrische Maschine mit einem wie zuvor beschrieben optimierten Bürstenhalter sowie ein Hydraulikaggregat mit einer entsprechend optimierten elektrischen Ma- schine anzugeben. Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Bürstenhalters mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , hinsichtlich des Bausatzes mit den Merkmalen des Anspruchs 9, hinsichtlich der elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 und hinsichtlich des Hydraulikaggregates mit den Merkmalen des Anspruchs 12 ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Bürstenhalter modular auszubilden, derart, dass dieser eine für verschiedenste Applikationen einheitliche Grundplatte und mindestens ein an der Grundplatte unlösbar oder lösbar festlegbares Funktionsmodul umfasst, welches applikationsspezifisch ausgebildet ist. Hierdurch ist der Entwicklungsaufwand lediglich auf eine applikationsspezifische Neu- oder Weiterentwicklung des Funktionsmoduls beschränkt, ebenso wie der

Werkzeugentwicklungsaufwand, da für unterschiedlichste Applikationen die gleiche Grundplatte einsetzbar ist. Diese muss lediglich mit einem applikationsspezifischen Funktionsmodul versehen werden. Ein weiterer Vorteil eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalters besteht in einer vereinfachten Herstellbarkeit, da die Grundplatte separat vom Funktionsmodul hergestellt, insbesondere spritzgegossen, werden kann. Entformungsprobleme, wie diese bei bekannten einteiligen, als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Bürstenhaltern (Grundplattenabschnitt + integraler Steckkontakt) auftreten, können somit mit Vorteil vermieden werden. Insgesamt resultiert aus dem modularen Aufbau eine kostengünstige Gesamtbaukastenlösung, was wiederum zurückzuführen ist auf einen reduzierten Werkzeug-, Entwicklungs-, Logistik-, Endmontage- und Absicherungsaufwand. Darüber hinaus werden erhöhte Freiheitsgrade bei der Konstruktion und Montage eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalters in einer elektrischen Maschine erhalten. Ferner kann die Entwicklungszeit für neue Maschinenvarianten minimiert werden, ebenso wie die Musterherstellzeit.

Die Anbindung des Funktionsmoduls an die Bürstenhaltergrundplatte kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Steckverbindung (Rastverbindung), einer Schweißverbindung oder einer Klemmverbindung. Auch ist eine direkte Umspritzung des Funktionsmoduls bei der Herstellung der Grundplatte möglich. Die Anbindung des Funktionsmoduls an die Grundplatte kann bei einem separaten Bürstenhalterherstellungsschritt oder auch erst bei der Montage der elektrischen Maschine oder sogar erst bei der Endmontage eines Hydraulikaggregates erfolgen.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Funktionsmodul Rastmittel zum lösbaren oder unlösbaren Verrasten des Funktionsmoduls mit der Grundplatte bzw. mit Gegenrastelementen der Grundplatte aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Grundplatte eine, insbesondere zentrische, Öffnung aufweist, durch die eine Welle (Motor- oder Generatorwelle) der elektrischen Maschine durchführbar ist. Noch weiter bevorzugt weist die Grundplatte näherungsweise eine kreisfömige Außenkontur auf. In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Funktionsmodul eine Kontaktiereinheit zum elektrischen Kontaktieren von Kohlebürsten (Schleifkontakten) umfasst bzw. als eine derartige Kontaktierungseinheit ausgebildet ist, wobei die konkrete Ausgestaltung applikationsspezifisch ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Einsatz des modularen Bürstenhalters in einer elektrischen Maschine eines Hydraulikaggregates, da Hydraulikeinheiten mit unterschiedlichen Dickenerstreckungen eingesetzt werden und die Kontaktiereinheit in der Regel die Hydraulikeinheit durchsetzen muss, um auf der gegenüberliegenden Seite ein Steuergerät für die elektrische Maschine zu kontaktieren. Aufgrund des modularen Aufbaus kann eine einheitliche Grundplatte mit unter- schiedlich langen Kontaktiereinheiten (Funktionsmodulen) eingesetzt werden.

Zusätzlich zu Anschlusskontakten zum Kontaktieren der elektrischen Maschine kann die Kontaktiereinheit mindestens ein elektrisches Entstörbauteil zum Verbessern der EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) der elektrischen Maschine umfassen, insbesondere mindestens eine Entstördrossel und/oder min- destens einen Entstörkondensator.

Auch ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der das Funktionsmodul, bevorzugt zusätzlich zu Anschlusskontakten, eine Steuerelektronik zum Steuern einer mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürsten- halter ausgestatteten elektrischen Maschine umfasst. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Funktionsmodul, für den Fall der Ausbildung als Kontaktiereinheit, als Steckkontakt ausgebildet ist, der mittels einer Kontaktbuchse kontaktierbar ist. Jedoch ist auch eine Ausführungsform der Kontaktiereinheit als Buchse denkbar. Bevorzugt ist die Kontak- tiereinheit auf entsprechende Anschlusskontakte der Grundplatte aufsteckbar.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform des modularen Bürstenhalters, bei der das Funktionsmodul, vorzugsweise durch Aufstecken auf entsprechende Anschlusskontakte, elektrische, an der Grundplatte angeordnete Leitungen kon- taktiert, welche wiederum zu den Kohlebürsten (Schleifkontakten) zum elektrischen Kontaktieren derselben geführt sind. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der es sich bei den elektrischen Leitungen um metallische Leitungsstreifen handelt, die an der Grundplatte, vorzugsweise durch Verclipsen, festgelegt sind.

Wie eingangs bereits angedeutet, ist es besonders bevorzugt, wenn die Grundplatte als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Bevorzugt ist auch das Funktionsmodul, zumindest ein Gehäuse des Funktionsmoduls, als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Im Falle der Ausbildung des Funktionsmoduls als Kontak- tiereinheit, insbesondere als Steckkontakt, ist es bevorzugt, wenn das Funktionsmodul, zumindest zweiteilig, vorzugsweise ausschließlich zweiteilig, ausgebildet ist, und ein Kunststoffgehäuse mit darin angeordneten metallischen Leitern umfasst, die einenends Leiterbahnen auf der Grundplatte kontaktieren und ande- renends, vorzugsweise von einem Steuergerät, elektrisch kontaktierbar sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass einteilig mit der Grundplatte Kohlebürstenführungen (Schleifkontaktführungen) ausgebildet sind, die noch weiter bevorzugt sich in radialer Richtung erstrecken. Weiter bevorzugt ist es, wenn zusätzlich zu den Kohlebürstenführungen jeder Kohlebürste mindes- tens eine Feder zum Federkraftbeaufschlagen in radialer Richtung nach innen auf einem Kommutator zugeordnet ist, wobei die Feder bevorzugt an der Grundplatte festgelegt, vorzugsweise festgeclipst, ist. Zusätlich oder alternativ können den Kohlebürsten in an sich bekannter Weise Verschlusskappen zugeordnet werden. Die Erfindung führt auch auf einen Bausatz zum Montieren eines wie zuvor beschrieben ausgebildeten modularen Bürstenhalters. Dieser Bausatz umfasst eine Grundplatte für unterschiedliche Applikationen, die mit mindestens zwei Funktionsmodulen kombinierbar ist, die sich hinsichtlich mindestens eines Merkmals, insbesondere eines Abmessungsmerkmals, unterscheiden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die unterschiedlichen Funktionsmodule grundsätzlich die selbe Funktion ausüben. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um Kontaktiereinheiten, die an der Grundplatte, vorzugsweise durch Verrasten, festlegbar sind. Darüber hinaus führt die Erfindung auf eine elektrische Maschine, insbesondere auf einen Elektromotor für ein Hydraulikaggregat, wobei es sich noch weiter bevorzugt um ein Hydraulikaggregat für Kraftfahrzeuganwendungen, beispielsweise um ein ABS-Hydraulikaggregat handelt. Die elektrische Maschine zeichnet sich durch einen nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten, modularen Bürs- tenhalter, umfassend eine Grundplatte und mindestens ein daran festgelegtes

Funktionsmodul aus.

Auch führt die Erfindung auf ein Hydraulikaggregat, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen, weiter bevorzugt auf ein ABS-Hydraulikaggregat mit einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten elektrischen Maschine, die mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten modularen Bürstenhalter ausgestattet ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in: Fig. 1 : eine als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine für ein

ABS-Hydraulikaggregat in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2a: eine Grundplatte eines modularen Bürstenhalters sowie ein

Funktionsmodul in einer Explosionsdarstellung,

Fig. 2b: ein an einer Grundplatte montiertes Funktionsmodul, Fig. 3a: eine teilgeschnittene Explosionsdarstellung eines Bürstenhalters, umfassend eine Grundplatte und ein Funktionsmodul, und Fig. 3b: ein an der Grundplatte montiertes Funktionsmodul.

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer als Elektromotor für ein nicht weiter dargestelltes Hydraulikaggregat dienenden elektrische Maschine 1 (Gleichstrommaschine). Diese umfasst einen Gehäusetopf 2 zur Aufnahme der eigentlichen Motormimik. In dem Gehäusetopf 2 ist ein Lager 3 für eine Welle 4 (Motorwelle) aufnehmbar. Ferner sind ein Federelement 5 sowie ein Haltering 6 für eine Vielzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Permanentmagneten 7 vorgesehen, radial innerhalb derer ein drehfest auf der Welle 4 sitzendes Ankerpaket 8 angeordnet ist. Axial an das Ankerpaket 8 schließt ein ebenfalls drehfest auf der Welle 4 sitzender, elektrisch leitend mit dem Ankerpaket 8 verbundener Kommutator 9 an, dessen Umfangslamellen 10 mit nicht dargestellten Kohlebürs- ten (Schleifkontakten) eines Bürstenhalters 1 1 zusammenwirken. Der Bürstenhalter 1 1 ist modular aufgebaut und umfasst eine als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Grundplatte 12 sowie ein daran festgelegtes, hier als Kontaktiereinheit ausgebildetes Funktionsmodul 13, welches mit der Grundplatte 12 verrastet, verklemmt, verschweißt sein kann, oder alternativ von dem Kunststoff der Grund- platte 12 in einem unteren Bereich umspritzt sein kann. Alternative Befestigungskonzepte sind ebenfalls realisierbar. Das Funktionsmodul durchsetzt axial eine ABS-Hydraulikeinheit.

Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, weist die Grundplatte 12 im Wesentlichen eine kreisförmige Außenkontur auf und ist mit einer zentrischen Öffnung 14 versehen, durch die die Welle 4 im montierten Zustand hinduchragt, um mit einem Exzenterelement 15 der ansonsten nicht weiter dargestellten Hydraulikeinheit zusammenzuwirken. Axial benachbart zu dem Exzenterelement 15 befindet sich ein zweites Lager 16 sowie eine Abschlussdichtung 17. Wie erwähnt, handelt es sich um einen modularen Bürstenhalter 11 , dessen Grundplatte 12 für verschiedenste Applikationen identisch ist, so dass sich unterschiedliche modulare Bürstenhalter 11 nur hinsichtlich des Funktionsmoduls 13, hier einer Kontaktiereinheit, unterscheiden. Das als Kontaktiereinheit ausgebilde- te Funktionsmodul 13 weist stirnseitig zwei Buchsenöffnungen 18 zur Aufnahme eines Kontaktsteckers auf, der bevorzugt Teil eines benachbart zur Hydraulikeinheit angeordneten Steuergerätes für die elektrische Maschine 1 ist.

Fig. 2a zeigt in einer Explosionsdarstellung zwei wesentliche Elemente eines nicht fertig montierten Bürstenhalters 1 1 , nämlich die vorher erwähnte, für unterschiedliche Applikationen identisch ausgebildete Grundplatte 12 sowie ein daran festlegbares Funktionsmodul 13, hier ebenfalls eine Kontaktiereinheit, die bei Bedarf zusätzlich mit mindestens einem Entstörbauteil, insbesondere einer Entstördrossel oder einem Entstörkondensator ausgestattet sein kann.

Die Grundplatte 12 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt vier gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Kohlebürstenführungen 19 zur Aufnahme jeweils einer nicht dargestellten Kohlebürste (Schleifkontakt), die in radialer Richtung nach innen auf den in Fig. 2a nicht dargestellten Kommu- tator federkraftbelastet wird. Hierzu ist jeder Kohlebürste eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte, an der Grundplatte 12 festgelegte Feder zugeordnet. Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Kohlebürsten 19 erfolgt über an der Grundplatte 12 festgelegte, nicht dargestellte Leiterstreifen, die mittels des Funktionsmoduls 13 kontaktierbar sind.

Das Funktionsmodul 13 erstreckt sich senkrecht zur Flächenerstreckung der Grundplatte 12 und weist auf der der Grundplatte 12 zugewandten Seite zwei Fixierstifte 20 auf, die durch entsprechende Aufnahmeöffnungen 21 in der Grundplatte 12 hindurch führbar und auf der von dem Funktionsmodul 13 abgewandten Seite, beispielsweise durch Verstemmen oder Verbinden mit Fixierelementen fixierbar sind. Zusätzlich oder alternativ das Funktionsmodul 13 beispielsweise mit geeigneten Rastmitteln mit der Grundplatte 12 verrastet werden.

Fig. 2b zeigt die Grundplatte 12 und das als Kontraktiereinheit ausgebildete Funktionsmodul 13 im montierten Zustand. Zu erkennen ist, dass auf die Fixier- stifte 20 von der in der Zeichnungsebene vorderen Seite der Grundplatte 12 her Fixierelemente 22 zum axialen Sichern des Funktionsmoduls aufgeschoben sind.

Fig. 3a zeigt eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht der Grundplatte 12 und des Funktionsmoduls 13, wobei vom Funktionsmodul 13 aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich ein Kunststoffspritzgussgehäuse 23 gezeigt ist, in dem elektrische Leiterbahnen zum Kontaktieren von Leiterbahnen auf der Grundplatte aufgenommen sind. Letztere sind im montierten Zustand gemäß Fig. 3b ersichtlich. Zu erkennen sind streifenähnliche Leiterbahnen 24, die den Bereich von endseitigen Buchsenöffnungen 18 mit auf der Grundplatte 10 angeordneten Leiterbahnstreifen (nicht gezeigt) kontaktieren. Zu erkennen ist, dass das Gehäuse 23 des Funktionsmoduls 13 mit der als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Grundplatte 12 verrastet ist.