Beschreibung

Bürstensystem eines Elektromotors

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bürstensystem eines Elektromotors, mit mindestens einer Kontaktbürste. Sie bezieht sich weiter auf einen Elektromotor mit einem solchen Bürstensystem.

Ein derartiger Elektromotor, der aufgrund dessen Betrieb mit einem Gleichstrom auch als Gleichstrommotor oder -maschine bezeichnet wird, wird als Kleinmotor in vielen Bereichen der Technik, insbesondere auch in der Kraftfahrzeugtechnik, verwendet. So ist ein solcher Elektromotor üblicherweise in Antriebssystemen zur automatischen Betätigung von Verstellele- menten eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise als Fensterheberantrieb, eingesetzt. Ein derartiges Antriebssystem mit einem Elektromotor ist beispielsweise aus der DE 19825888 Al bekannt.

Der Elektromotor umfasst bei dessen Ausführung als sogenannter Innenläufer üblicherweise innerhalb eines Motor- oder Polgehäuses einen drehbeweglichen Rotor und einen diesen umgebenden unbeweglichen Stator, der als Elektromagnet oder bei vergleichsweise kleinen Motoren als Permanent- oder Dauermagnet ausgeführt sein kann. Der auch als Anker bezeichnete Rotor ist mit einer Wicklung versehen, die über einen Kommutator einen ständigen (periodischen) Polwechsel an der Ankerwicklung gewährleisten. Hierzu sind üblicherweise zwei Kontaktbürsten mit aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Bürstenkontakten vorgesehen, die mit einer bestimmten Anpresskraft an gegenüberliegenden Seiten am mit dem Rotor des Elektromotors rotierenden Kommutator anliegen. Die Anpresskraft wird durch Federschenkel der Kontaktbürsten des Bürstenpaares erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein insbesondere hinsichtlich einer möglichst geringen Geräuschentwicklung besonders geeignetes Bürstensystem für einen Elektromotor anzugeben .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht dabei von der überlegung aus, dass insbesondere für in der Kraftfahrzeugtechnik; eingesetzte Elektromotoren einerseits solche Bürstensysteme besonders zweckmäßig und zuverlässig sind, deren Kontaktbürsten als Blattfedern ausgeführte Federschenkel aufweisen, wobei Blattfedern jedoch andererseits zu Geräuschentwicklungen neigen. Derartige Geräuschentwicklungen wiederum sind erkanntermaßen insbesondere auf das Schwingungsverhalten der als Blattfedern ausgeführten Federschenkel der Kontaktbürsten zurückzuführen. Eine Ge- räuschreduzierung kann daher durch eine geeignete Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Kontaktbürsten in besonders effektiver sowie einfacher Art erreicht werden, wenn ein zusätzliches Dämpfungselement zur Schwingungsbedämpfung der Kontaktbürsten vorgesehen wird.

Eine wirkungsvolle Schwingungsbedämpfung wird wiederum in vorteilhafter Ausgestaltung erreicht, wenn das Dämpfungselement auf der dem Bürstenkontakt abgewandten Rückseite des Federschenkel der jeweiligen Kontaktbürste anliegt. Das Dämpfungs- element selbst kann wiederum nach Art einer Biegefeder ausgeführt sein. Die das Dämpfungselement bildende Biegefeder besteht dann zweckmäßigerweise aus Kunststoff.

Bei einem ein solches Bürstensystem aufweisenden Elektromotor sind die Kontaktbürsten derart in ein Motor- oder Polgehäuse integriert, dass die Federschenkel unter Ausbildung von Auslegerarmen mit deren die Bürstenkontakte tragenden Kontaktenden am Kommutator anliegen und mit deren Halteenden orts- oder gehäusefest eingespannt sind. Die Federschenkel sind dabei vorzugsweise blattförmig bzw. als Blattfedern ausgeführt und derart vorgespannt, dass die Bürstenkontakte mit der gewünschten Anpresskraft am Kommutator anliegen.

Dabei wird eine besonders effektive und raumsparende Anordnung der Dämpfungselemente dadurch erreicht, dass diese an der den Bürstenkontakten und damit dem Kommutator abgewandten Schen- kelrückseite der Federschenkel an diesen mit einer zu deren Schwingungsdämpfung möglichst wirksamen Feder- oder An- druckkraft anliegen. Eine vorteilhafte Berührungsposition für die schwingungsbedämpfende Verbindung zwischen dem jeweiligen Dämpfungselement und dem Federschenkel der zugeordneten Kon- taktbürste ist dabei der mittlere Schenkelbereich zwischen dem Halteende und dem Kontaktende des Federschenkels.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft wenn die Dämpfungselemente ebenfalls nach Art einer Biegefeder ausgeführt sind und je einen Auslegerarm mit einem gehäusefesten Halteende und einem freien Auslegerende aufweisen. Das jeweilige Halteende eines Dämpfungselementes ist dabei in gleicher Ebene dem Halteende des zugehörigen Federschenkels gegenüberliegend angeordnet, derart, dass der Federschenkel und das Dämpfungselement an ihrer ge- genseitigen Berührungsposition einen stumpfen Winkel (90° bis 180°) bilden. Diese Anordnung hat zur Folge, dass die Auslenkung des Kontaktendes des Federschenkels sowie die Auslenkung des freien Auslegerendes des Dämpfungselementes auf einer gegenläufigen Kreisban erfolgt. Bei Auslenkung des Kontaktendes des Federschenkels infolge Schwingungsanregung durch den drehenden Kommutator bewirkt die beschriebene Anordnung eine Verschiebung der gegenseitigen Berührungsposition auf der Rückseite des Federschenkels, wobei das Auslegerende des Dämpfungselementes über die Rückseite des Federschenkels gleitet. Die dabei auftretende Reibung wirkt zusätzlich Dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Bürstensystems.

Die hierzu zweckmäßigerweise aus Kunststoff bestehenden und biegefederartig ausgeführten Dämpfungselemente sind vorteil- hafterweise einstückiger Bestandteil von stegartigen Gehäuseeinsätzen oder -einbauten, die auf der dem Halteende des je-

weiligen Federschenkels gegenüberliegenden Seite des Kontaktendes im Motorgehäuse angeordnet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Einsatz von Dämpfungselementen zur

Schwingungsbedämpfung der die Bürstenkontakte eines Bürstensystems oder Bürstenpaars für einen Elektromotor tragenden Kontaktbürsten deren Federschenkel unter Vermeidung einer unerwünschten Geräuschentwicklung als blattförmige Metallbänder oder Blattfedern ausgeführt werden können.

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

FIG 1 in perspektivischer Darstellung eine Innenansicht eines Gehäuses eines Elektromotors mit einem schwingungsbedämpften Bürstensystem,

FIG 2 das Bürstensystem gemäß FIG 1 in einer Seitenansicht, und FIG 3 in einer Draufsicht auf das Bürstensystem gemäß

Fig. 1 mit an einem Kommutator des Elektromotors anliegenden Kontaktbürsten.

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

Die FIG 1 bis 3 zeigen ein Bürstensystem 1 für einen Elektromotors 2 (FIG 3) . Das Bürstensystem 1 umfasst zwei gleichartig aufgebaute und symmetrisch angeordnete Kontaktbürsten 3, die in ein Pol- oder Motorgehäuse und dort beispielsweise in eine Gehäuse- oder Abschlusskappe 4 des Motorgehäuses eingesetzt sind.

Die Kontaktbürsten 3 bestehen jeweils im Wesentlichen aus einem Bürstenkontakt 5, der an einem Kontaktende 6a eines Federschenkels 6 gehalten oder von diesem getragen ist. Das gegenüberliegende Halteende 6b des Federschenkels 6 ist im Gehäuse

bzw. in der Abschlusskappe 4 ortsfest eingespannt. Hierzu ist jeder Kontaktbürste 3 eine auf einen gehäusefesten Halte- oder Zentrierdom 7 aufgesetzte Schraubenfeder 8 zugeordnet, deren der Kontaktbürste 3 zugeordnetes Federende 9 das Halteende 6b des Federschenkels 6 gegen einen flachbandartigen Anschlusskontakt 10 unter Ausbildung eines Kraft- oder Reibschlusses zur Herstellung einer zuverlässigen Halte- und Kontaktverbindung presst .

Die als Blattfedern ausgeführten Federschenkel 6 bestehen aus einem blattförmigen, federelastischen Metallband als Kontaktträger für die elektrisch leitenden Bürstenkontakte 5. Die Kontaktbürsten 3 dienen zur elektrisch leitenden Kontaktverbindung zwischen den gehäusefesten Anschlusskontakten 10 und dem mit dem Rotor 11 des Elektromotors 2 rotierenden Kommutator 12.

Das Bürstensystem 1 weist den jeweiligen Kontaktbürsten 3 zugeordnete Dämpfungselemente 13 auf. Jedes Dämpfungselement 13 ist nach Art einer Biegefeder ausgeführt und weist einen Aus- legerarm 13a mit einem gehäusefesten Halteende 13b und mit einem Ausleger- oder Freiende 13c auf.

Das Dämpfungselement 13 steht mit dem Federschenkel 6 der Kontaktbürste 3 mechanisch in Verbindung, indem das Auslegerende 13c des Auslegerarms 13a auf der dem Bürstenkontakt 5 abgewandten Rückseite des Federschenkels 6 an diesem nach Art einer vorgespannten Feder mit einer bestimmten Feder- oder Anpresskraft anliegt. Hierzu ist das Dämpfungselement 13 über das Halteende 13b des Auslegerarms 13a, das dem Halteende 6b des Federschenkels 6 im Bürstensystem gegenüber angeordnet ist, in der Gehäusekappe 4 ortsfest gehalten. Ausgehend von den Halteenden 6b, 13b laufen der jeweilige Federschenkel 6 und der zugeordnete Auslegerarm 13a aufeinander zu, treffen sich dort, wo das Freiende 13c an der Rückseite des Federschenkels 6 anliegt, und bilden so einen stumpfen (90° bis 180°) Winkel zwischen sich.

Das Dämpfungselement 13 ist in dem Motorgehäuse bzw. in der Abschlusskappe 4 an einem orts- oder gehäusefesten Haltesteg 14 angeformt, so dass der biegefederartige Auslegerarm 13a des Dämpfungselementes 13 mit dessen Freiende 13c ein feder- elastisches Dreh- oder Biegemoment auf die jeweilige Kontaktbürste 3 ausübt. Das Dämpfungselement 13 mit dessen Haltesteg 14 und dem Auslegerarm 13a besteht vorzugsweise aus Kunststoff.

Wenn beim Betrieb des Elektromotors der Kommutator 12 mit dem Rotor oder Motoranker 11 rotiert, werden betriebsbedingte mechanische Schwingungen der Kontaktbürsten 3 des Bürstensystems 1 mittels der Dämpfungselemente 13 mechanisch gedämpft. Dazu liegen die bogenförmig ausgebildeten Freienden 13c der Auslegerarme 13a der Dämpfungselemente 13 zweckmäßigerweise im mittleren Bereich der Federschenkel 6 zwischen den Halteenden 6b und den Kontaktenden 6a der Federschenkel 6 an den Kontaktbürsten 3 an .

Die Auslenkung eines Federschenkels 6 erfolgt um sein Halteende 6b herum auf einer Kreisbahn. Durch die Auslenkung des Fe- derschenkels 6 wird auch das an dem Federschenkel 6 anliegende Freiende 13c des Dämpfungselementes mit ausgelenkt. Dies erfolgt um den Befestigungspunkt an dem jeweiligen Haltesteg 14 herum ebenfalls auf einer Kreisbahn, gegenläufig zu dem zugeordneten Federschenkel. Dies resultiert in einer Relativbewegung zwischen Federschenkel 6 und dem Freiende 13c des Dämpfungselementes 13, wodurch sich die Berührungsposition des Freiendes 13c auf dem Federschenkel 6 verschiebt und das Freiende 13c entlang dem Federschenkel gleitet. Die dabei auftretende Reibung wirkt zusätzlich dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Feder- schenkeis .

Die mechanische Kontaktverbindung zwischen den Dämpfungselementen 13 und den Kontaktbürsten 3 des Bürstensystems 1 ist auf Grund der bogenförmigen Ausgestaltung der Freienden 13c der Auslegerarme 13a derart bemessen, dass einerseits die für den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktbürsten 3 und dem Kommutator 12 während der Drehbewegung des Rotors 11 er-

forderliche Kontaktsicherheit und andererseits die für eine zuverlässige Geräuschvermeidung oder -reduzierung erforderliche mechanische Schwingungsbedämpfung der Kontaktbürsten 3 dauerhaft sichergestellt ist. Die biegefederartige Ausführung der Dämpfungselemente 13 gewährleistet hierbei eine zuverlässige Schwingungsbedämpfung und damit eine Geräuschreduzierung auch bei einer betriebsbedingt zunehmenden Abnutzung der Bürstenkontakte 5 in Folge eines Abriebs des Kontaktmaterials.