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Patent Searching and Data


Title:
BRUSH HOLDER FOR A COMMUTATOR MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/019584
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an easy to produce, reliable means for the brushes (2; 3) situated on a brush supporting plate (1) of pressing on the commutator, in the form of a tension element (4-10) which is braced essentially crosswise to each brush and extends in the direction of pressure (A) of the brush in the manner of a tension force component. The particularly simple tension element provided by the invention is an O-ring (8) which peripherally tensions all of the ends of the brushes facing away from the commutator. The brush support plate can have protruding guiding webs (1.7-1.10) for brushes which are then preferably only supported by the tension elements and can be exposed to a current.

Inventors:
HARTEL GERD (DE)
ZIEGLER THOMAS (DE)
DREXLMAIER THOMAS (DE)
REDELBERGER HARALD (DE)
WEILER THEODOR (DE)
HEIM NORBERT (DE)
KOENIG MICHAEL (DE)
SKUTSCHIK VIKTOR (DE)
WIEDEMANN CHRISTIAN (DE)
WAGNER MICHAEL (DE)
LAUMER STEFAN (DE)
SEUFFERT WERNER (DE)
STEEGMUELLER HORST (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003053
Publication Date:
April 06, 2000
Filing Date:
September 23, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
HARTEL GERD (DE)
ZIEGLER THOMAS (DE)
DREXLMAIER THOMAS (DE)
REDELBERGER HARALD (DE)
WEILER THEODOR (DE)
HEIM NORBERT (DE)
KOENIG MICHAEL (DE)
SKUTSCHIK VIKTOR (DE)
WIEDEMANN CHRISTIAN (DE)
WAGNER MICHAEL (DE)
LAUMER STEFAN (DE)
SEUFFERT WERNER (DE)
STEEGMUELLER HORST (DE)
International Classes:
H01R39/38; H02K5/14; (IPC1-7): H02K5/14; H01R39/38
Foreign References:
US2954492A1960-09-27
US4293789A1981-10-06
US4501983A1985-02-26
US4086034A1978-04-25
FR2644013A31990-09-07
EP0175992A11986-04-02
US4785214A1988-11-15
EP0767525A11997-04-09
DE895025C1953-10-29
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 08 29 August 1997 (1997-08-29)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 304 (E - 545) 3 October 1987 (1987-10-03)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bürstenhalterung für einen Kommutatormotor mit mittels eines Andruckelementes gegen die Lamellen fläche eines Kommutators betriebsmäßig angedrückten Bür sten (2 ; 3) ; mit einem Andruckelement in Form eines im wesentlichen quer zu dessen Andruckrichtung (A) gespannten, auch im Sinne einer SpannkraftKomponente in Andruckrichtung der Bürsten (2 ; 3) verlaufenden Spannelementes (4,5 ; 6,7 ; 8 ; 9,10).
2. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 mit einem seilbzw. bandartigen Spannelement (4,5 ; 6,7 ; 8).
3. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 und/oder 2 mit einem bogenbzw. gewölbeartig das kommutatorabge wandte Ende einer Bürste (2 ; 3) jeweils überspannenden Spannelementen (4,5 ; 6,7 ; 8 ; 9,10).
4. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 und/oder 3 mit einem Spannelement in Form einer Blattfeder (9,10).
5. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 14 mit den Bürsten (2 ; 3) jeweils einzeln zugeordneten Spann elementen (4,5 bzw. 6,7 bzw. 9,10) ; mit einer Fixierung bzw. Führung der freien Enden des eine Bürste (2 ; 3) überspannenden Spannelementes (4,5 bzw. 6,7 bzw. 9,10) an der Bürstenhalterung (1).
6. Bürstenhalterung nach Anspruch 5 mit einem Spannelement (4,5 ; 6,7) in Form einer dessen ei nes freie Ende bildenden Stromzuführungslitze (4 ; 6) zu den Bürsten (2 ; 3) und einem anschließenden, dessen ande res freie Ende bildenden Zugelementes (5 ; 7), insbesondere Federelementes.
7. Bürstenhalterung nach Anspruch 6 mit einer Integrierung von Stromzuführungslitze (4 bzw. 6) und Bürsten (2 ; 3) im Sinne einer Baueinheit (2,4 bzw. 3,6) ; mit einer Befestigung des Zugelementes (5 bzw. 7) an der Baueinheit (2,4 ; 3,6).
8. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 13 mit einem mehreren Bürsten (2 ; 3) zugeordneten Spannele ment, insbesondere in Form eines die kommutatorabgewand ten Enden sämtlicher Bürsten (2 ; 3) überspannenden, in sich geschlossenen ringartigen Spannelementes.
9. Bürstenhalterung nach Anspruch 8 mit einem Spannelement in Form zumindest eines elasti schen ORinges (8).
10. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 19 mit einer Vormontagehalterung der Bürsten (2 ; 3) bzw. des Spannelementes, insbesondere des ORinges (8), im Sinne einer radialen RückhalteVorpositionierung der Bürsten (2 ; 3) gegenüber ihrer BetriebsEndpositionierung mit An druck gegen die Lamellenfläche des Kommutators.
11. Bürstenhalterung nach Anspruch 9 und/oder 10 mit, insbesondere kuppelartigen, Abstützauflagen (1.2) für das Spannelement, insbesondere den ORing (8), im Be reich zwischen dessen Bürstenauflagen im Sinne eines gleichmäßigen Spannungszugausgleiches, insbesondere in einer Vormontageposition ohne betriebsmäßige Bürstenauf lage.
12. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Anprüche 111 mit im Sinne einer, insbesondere axialen und/oder radia len, Führungshilfe für die Bürsten (2 ; 3) ausgebildeten mittelbaren bzw. unmittelbaren Teilen der Bürstentrag platte (1).
13. Bürstenhalterung nach Anspruch 12 mit aus der Bürstentragplatte (1) vorstehenden, in kor respondierende Führungsaufnahmen der Bürsten (2 ; 3) ein greifenden Führungsstegen (1. 9 ; 14.1).
14. 14 Bürstenhalterung nach Anspruch 12 mit aus der Bürstentragplatte (1) vorstehenden, seitlich an den Bürsten (2 ; 3) anliegenden Führungsstegen (1. 7 ; 1. 7 bzw. 14.2 ; 14.2).
15. Bürstenhalterung nach Anspruch 12 mit aus der Bürstentragplatte (1) vorstehenden, die Bür sten (2 ; 3) zumindest teilweise bürstenkastenartig umfas senden Führungsstegen (1.10 bzw. 14.3).
16. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 1215 mit an die Bürstentragplatte (1), insbesondere ein stückig, angespritzten Führungsstegen (1.71.10).
17. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 1216 mit an ein, von der Bürstentragplatte (2 ; 3) aufgenomme nes, Stanzgitter (14), vorzugsweise einstückig, angeform ten Führungsstegen (14.114.3).
18. Bürstenhalterung nach zumindest einem der Ansprüche 617 mit einem Anschluß der als Stromzuführung mitbenutzten Spannelemente an Stromzuführungskontakte (11 ; 12 bzw.
19. 144 ; 14.5) eines von der Bürstentragplatte (1) aufgenom menen, insbesondere eigegossenen, Stanzgitters (14).
Description:
Beschreibung Bürstenhalterung für einen Kommutatormotor Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenhalterung für ei- nen Kommutatormotor gemäß Patentanspruch 1 ; Kommutatormotoren dieser Art sind insbesondere für Stellantriebe in Kraftfahr- zeugen vorgesehen und z. B. durch die EP 0 586 723 B1 bzw. die DE-OS 22 27 383 bekannt.

Bei den bekannten vorgenannten Bürstenhalterungen sind, vor- zugsweise einstückig, an eine Kunststoff-Bürstentragplatte Bürstenkästen angespritzt, in die Bürsten führbar eingesteckt sind, die mit ihrem radial inneren Ende die Lamellenfläche des Kommutators beschleifen und auf deren radial äußeres Ende Schraubenfedern dadurch angedrückt sind, daß sie nach ihrer Montage in dem Bürstenkasten von einer am Einsteckende des Bürstenkastens fixierbaren Abdeckkappe unter Druck gestellt sind.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll der fertigungs-und montagetechnische Aufwand für die Bürstenhalterung eines Kom- mutatormotors mittlerer bzw. kleiner Leistung gemindert wer- den können. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Bürstenhalterung gemäß Patentanspruch 1 ; vorteil- hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Halterung entfällt sowohl der Bau- teileaufwand als auch der Montageaufwand für eine gesonderte, die Schraubenfeder spannende und an der Bürstentragplatte bzw. dem Bürstenkasten zu fixierende Abdeckkappe. Die auf die Bürste wirkende radiale Spannkraft-Komponente kann in beson- ders einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß das Spann- element im Sinne einer bogen-bzw. gewölbeartigen Umfassung des kommutatorabgewandten Andruckendes der Bürste verlegt ist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist als Spannelement ein O-Ring oder dergleichen vorgesehen, der sämtliche kommu- tatorabgewandten Enden der Bürsten überspannt und durch sei- nen axialen Zug durch seine Verlegung auch eine radiale Spannkraft-Komponente auf die Bürsten ausübt. Nach einer wei- teren Ausgestaltung der Erfindung werden die Spannelemente auch gleichzeitig zur Stromzuführung zu den Bürsten und gege- benenfalls auch als Halterungs-und Führungselemente für die- se Bürsten benutzt ; dazu besteht ein einer Bürste zugeordne- tes Spannelement aus einer deren eines freies Ende bildenden Stromzuführungslitze zu der Bürste und aus einem anschließen- den, deren anderes freie Ende bildenden Zugelement, insbeson- dere in Form eines Federelementes ; die freien Enden der Spannelemente sind auf einfache Weise an Stromzuführungskon- takten bzw. Fixierungsnocken einer das Grundelement der Bür- stenhalterung bildenden Bürstentragplatte fixiert.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Ausfüh- rungsbeispiele in den Zeichnungen näher erläutert ; darin zei- gen : FIG 1,2 in axialer Draufsicht auf eine Bürstenhalterung bzw. in deren radialem Schnitt ein erstes Ausfüh- rungsbeispiel mit einem Spannelement in Form ei- nes sämtliche Bürsten umspannenden O-Ringes ; FIG 3,4 in axialer Draufsicht auf eine Bürstenhalterung bzw. in deren radialem Schnitt ein zweites Aus- führungsbeispiel mit einem Spannelement in Form eines sämtliche Bürsten umspannenden O-Ringes ; FIG 5 ; 6 einen Detailausschnitt aus FIG 3,4 mit einer An- ordnung der Bürste bzw. des O-Ringes in einer Rückhalte-Vorpositionierung bzw. in einer Be- triebs-Endpositionierung einer Endpositionierung ;

FIG 7,8,9 in axialer Draufsicht auf eine Bürstenhalterung drei Ausführungsbeispiele eines Spannelementes, das gleichzeitig der Stromzuführung zu den Bür- sten dient ; FIG 10 einen Detailausschnitt aus FIG 9 im Schnittver- lauf X-X ; FIG 11-17 im Schnittverlauf verschiedene Ausführungen von aus der Bürstentragplatte vorstehenden Führungs- hilfen für die Bürsten.

Die in den Figuren dargestellten Bürstenhalterungen weisen eine rahmenartige Bürstentragplatte 1 auf, die sämtliche we- sentlichen Bauteile der Bürstenhalterung und gegebenenfalls Bürstenführung aufnimmt und im fertigmontierten Elektromotor kommutatorseitig vorzugsweise innerhalb des Motorgehäuses oder an einem Lagerschild fixierbar ist. Neben Entstördros- seln 1.3 ; 1.4 sind insbesondere Bürsten 2 ; 3 an der Bürsten- tragplatte 1 geführt zu haltern und gegen die zu beschleifen- de Lamellenfläche eines in den Zeichnungen nicht dargestell- ten Kommutators anzudrücken. Zur Führung der Kohlebürsten 2 ; 3 dienen bei den Ausführungsbeispielen gemäß FIG 1-6 Bürstenkä- sten 1.5 ; 1.6, in welche die Bürsten 2 ; 3 in Andruckrichtung A von radial außen einsteckbar sind. Zum Andruck der Bürsten 2 ; 3 an die zu beschleifende Lamellenfläche des Kommutators dient bei den Ausgestaltungen gemäß FIG 1-6 ein Spannelement in Form eines O-Ringes 8, der die kommutatorabgewandten ra- dialen Enden der Kohlebürsten 2 ; 3 bogen-bzw. gewölbeförmig übergreift und derart an diesen mit einer Spannkraft-Kompo- nente in Andruckrichtung A anliegt.

Zwischen den Anlage-bzw. Auflagepunkten auf den Bürsten 2 ; 3 sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung kuppelartige Ab- stützauflagen 1.2 derart vorgesehen, daß das Spannelement in Form eines O-Ringes 8 aufgrund eines geringst möglichen Rei- bungswiderstandes Spannungsunterschiede in Teilbereichen im Sinne eines über den gesamten Umfang gleichen Spannungszuges ausgleichen kann. Zur axialen Fixierung des Spannelementes

dienen in vorteilhafter Weise an den kommutatorabgewandten Enden der Bürstenkästen 1. 5 ; 1. 6 radial vorstehende Fixie- rungsfinger 1. 51 ; 1. 61.

FIG 1,2 bzw. FIG 3,4 zeigen das Spannelement in Form eines O- Ringes 8 jeweils in einer Rückhalte-Vorpositionierung, bei der die Bürsten 2 ; 3 und gegebenenfalls das Spannelement in einer solchen radialen Rückhalterung fixierbar sind, daß die Bürstenhalterung mit den vormontierten Bürsten einerseits und der Kommutator andererseits ohne Behinderung von radial vor- stehenden Bürsten gegenseitig axial montierbar sind.

Zur Fixierung der Bürsten 2 ; 3 in einer derartigen Rückhalte- Vorpositionierung ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach FIG 1,2 ein Rückhaltering 9 vorgesehen, der die Bürsten 2 ; 3 ent- gegen der Spannkraft-Komponente des O-Ringes 8 nach radial außen drückt. Bei der gegenseitigen Montage der vormontierten Bürstentragplatte 1 einerseits und des Kommutators anderer- seits wird der Rückhaltering 9 aus seiner dargestellten Posi- tion axial nach außen wegbewegt ; beim gleichzeitigen Eintau- chen des Kommutators in die zuvor von dem Rückhaltering 9 be- legte Mittelöffnung werden die Bürsten 2 ; 3 freigegeben und können durch die Spannkraft-Komponente des O-Ringes 8 mit de- finiertem Andruck auf die Lamellenfläche des Kommutators auf- gedrückt werden.

FIG 3,4 zeigen eine weitere vorteilhafte Variante einer rück- haltenden Vorpositionierung der Bürsten 2 ; 3, bei der-wie aus der vergrößerten Darstellung gemäß FIG 5 ersichtlich- der O-Ring 8 zunächst ohne Andruckberührung zu einer Bürste 2 ; 3 auf einem Absatz 1.52 des Bürstenkastens 1.5 vorpositio- niert und die Bürste 3 in einer Klemmhalterung 1.53 zu dem aufgrund entsprechender federnder Ausbildung andrückenden Fi- xierungsfinger 1.51 zurückgehalten und anschließend-gemäß der vergrößerten Darstellung nach FIG 6-nach dem Zusammen- bau von Bürstentragplatte 1 und Kommutator durch Verlegen des O-Ringes 8 aus seiner Rückhalte-Vorpositionierung in seine

Betriebs-Endpositionierung auf das kommutatorabgewandte Ende der Bürste 3 gelegt ist und diese aufgrund seiner Spannkraft- Komponente auf die Lamellenfläche des Kommutators aufdrücken kann.

FIG 7,8,9,10 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit jeweils einer Bürste 2 bzw. 3 zugeordnetem Spannelement 4 ; 5 bzw. 6 ; 7 bzw. 9 ; 10 das gleichzeitig auch der Stromzuführung zu den Bürsten 2 bzw. 3 dient.

Gemäß FIG 7,8 besteht jedes Spannelement aus einer das eine freie Ende bildende, mit einer Bürste 2 bzw. 3 verbundenen Stromzuführungslitze 4 bzw. 6 und einem das andere freie Ende bildenden Zugelement 5 bzw. 7, insbesondere in Form einer Zug- feder. In fertigungs-und insbesondere montagetechnisch ein- facher Weise ist das Ende jeweils einer Stromzuführungslitze 4 bzw. 6 mit einem bürstenhalterungsseitig fixierten Stromzu- führungskontakt 10 bzw. 11 kontaktiert und das zugelementsei- tige Ende mit einer Federöse an einem bürsthalterungsseitigen Haltenocken 1. 9 ; 1. 10 eingehängt.

Gemäß FIG 9,10 ist als gleichzeitig stromzuführendes Spann- element je eine Blattfeder 9 bzw. 10 vorgesehen, die zur Stromzuführung mit ihrem oberen Ende mit einem aus der Bür- stentragplatte 1 vorstehenden Stromzuführungskontakt 14.4 bzw. 14. 5 ; 10 ; 11 eines in diese eingespritzten, an sich bekann- ten, stromleitenden Stanzgitters 14 kontaktiert, insbesondere angelötet, und mit ihrem unteren Ende zwischen zwei, vorzugs- weise an die isolierende Bürstentragplatte 1 vorstehend ange- spritzten Führungsaufnahmen 1. 11 ; 1. 12 bzw. 1. 13 ; 1.14 einlegbar ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Stromzuführungslitzen 4 ; 6 bzw. die Blattfedern 9 ; 10 im Sinne einer Bauteileinheit mit den Bürsten 2 ; 3 jeweils derart in- tegriert sein, daß das Spannelement gleichzeitig neben dem Andruck der Bürste an die Lamellenschleiffläche des Kommuta-

tors auch-wie in FIG 7 angedeutet-der Führung dieser Bür- sten dient. In diesem Fall ist die Stromzuführungslitze zweckmäßigerweise als Flachlitze, insbesondere mit einer Fläche entsprechend der Stärke der Bürste ausgebildet. Gemäß FIG 9 ist ein zusätzlicher radialer Fixierungsnocken 2.1 ; 3.1 an der Bürste 2 ; 3 vorgesehen, der in eine entsprechende Fi- xierungsöffnung in der Flachseite der Blattfeder 9 ; 10 ein- steckbar und gegebenenfalls mit dieser vernietbar ist.

FIG 8 zeigt in weiterer Ausgestaltung des Ausführungsbei- spiels nach FIG 7 eine zusätzliche Führungshilfe für die Koh- lebürsten 2 ; 3 mittels seitlich anliegender, vorzugsweise ein- stückig an die Bürstentragplatte 1 vorstehend angespritzter Führungsstege 1. 7 ; 1. 7 bzw. 1. 8 ; 1. 8.

FIG 11-17 zeigen im Bereich des Detailausschnitts aus FIG 10 verschiedene vorteilhafte, von der Bürstentragplatte 1 vor- stehende Führungshilfen, die ihrererseits fertigungstechnisch leicht, insbesondere einstückig, mit der Bürstentragplatte 1 oder mit einem darin eingegossenen, als Stromzuführung zu elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen der Bürstentrag- platte dienenden Stanzgitter 14, herstellbar und mit der je- weiligen Bürste montagetechnisch einfach, insbesondere durch Zusammenstecken, zusammenbaubar sind.

Im einzelnen zeigen FIG 11,12,15 und 17 verschiedene, jeweils einstückig an die Bürstentragplatte 1 angespritzte Führungs- stege 1. 9 ; 1. 7 ; 1. 10 bzw. FIG 13,14,16 und 17 gesonderte bzw. zusätzliche, an das Stanzgitter 14 einstückig angeformte Füh- rungsstege 14.1 ; 14.2 ; 14.3 ; Führungsstege, die gleichzeitig als Stromzuführungsmittel sowie vorteilhaft als Wärmeabfüh- rungsmittel von den Bürsten mitbenutzt sind.

FIG 11 bzw. FIG 13 zeigen eine radiale Führungshilfe der Bür- ste 2 durch einen an die Bürstentragplatte 2 angespritzten Führungssteg 1.9 bzw. an das Stanzgitter 14 angeformten Füh- rungssteg 14.1, der jeweils in eine korrespondierende Füh-

rungsnut der Bürste 2 eingreift ; eine axiale Führung der Bür- ste erfolgt hierbei über einen entsprechenden Andruck des je- weiligen übergreifenden Spannelementes.

FIG 12 bzw. FIG 14 zeigen eine radiale Führung der Bürste durch entsprechend seitlich anliegende, an die Bürstentrag- platte 1 angespritzte bzw. an das Stanzgitter 14 angeformte Führungsstege 1.7 ; 1.7 bzw. 14.2 ; 14.2.

FIG 15 bzw. FIG 16 offenbaren einen halboffenen bürstenka- stenartigen Führungssteg 1.10 als Teil der Bürstentragplatte 1 bzw. entsprechenden Führungssteg 14.3 als Teil des Stanz- gitters 14. Der bürstenkastenartige Steg 1.10 bzw. 14.3 ist an der Seite der Bürste vorgesehen, an welche die Bürste auf- grund der Drehrichtung des Kommutators zur Anlage kommt.

FIG 17 zeigt eine vorteilhafte Kombination der Führungshilfen bzw. Stromzuführungen bzw. Wärmeabführungen aus FIG 15 und FIG 13.




 
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