Kohlebürste für einen Gleichstrommotor

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kohlebürste und einen Gleichstrommotor mit solch einer Kohlebürste. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der mechanisch kommutierten Gleichstrommotoren .

Aus der DE 44 38 868 C2 ist eine Kohlebürste für einen mechanisch kommutierten Gleichstrommotor bekannt. Die bekannte Kohlebürste weist eine derart gestaltete Lauffläche auf, dass zwei definierte, möglichst weit auseinanderliegende, im Wesentlichen punkt- beziehungsweise linienförmige Auflageflächen zwischen der Kohlebürste und den kontaktierenden Lamellen des Kollektors des Gleichstrommotors vorhanden sind, wobei die Lauffläche der Kohlebürste mittig mit einer Ausnehmung versehen ist. Eine Kontur der Kohlebürste weist dabei im Bereich der Lauffläche eine zumindest im Wesentlichen V-förmige Kontur auf.

Die aus der DE 44 38 868 C2 bekannte Kohlebürste hat den Nachteil, dass für einen zuverlässigen Betrieb entweder eine sehr große Ausdehnung der Lauffläche und damit der gesamten Kohlebürste erforderlich ist, was neben einem erhöhten Materialeinsatz eine größere Bauform des Gleichstrommotors bedingt, oder die Gefahr besteht, dass die Kohlebürste im Betrieb des Gleichstrommotors mit einer die Lauffläche begrenzenden Kante in einen Kommutatorschlitz eintaucht. Die Gefahr des Eintauchens der Kante der Kohlebürste in einen der Kommutatorschlitze besteht insbesondere bei einem Kantenlauf,

wobei die Kohlebürste anschließend an der Kante auf Grund der folgenden Flanke der nächsten Kommutatorlamelle aus dem Kommutatorschlitz geschleudert wird. Dies bedingt eine Anregung der Kohlebürste und damit auch der gesamten Motorstruktur mit der Frequenz der aufeinanderfolgenden Kommutatorschlitze und deren Harmonischen. Das subjektive Geräuschverhalten des Gleichstrommotors wird dadurch hörbar verschlechtert .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kohlebürste mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und der erfindungsgemäße Gleichstrommotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass ein mögliches Eintauchen des Bürstenkörpers in an einem Kommutator ausgebildete Kommutatorschlitze oder dergleichen verringert oder verhindert ist. Dadurch kann insbesondere das Geräuschverhalten eines Gleichstrommotors mit einer erfindungsgemäßen Kohlebürste verbessert werden.

Es ist anzumerken, dass der Kommutator des Gleichstrommotors kein Bestandteil der in den Ansprüchen 1 bis 9 beanspruchten Kohlebürste ist und dass solch eine Kohlebürste auch allein ohne solch einen Kommutator hergestellt und verkauft werden kann .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Kohlebürste und des im Anspruch 10 angegebenen Gleichstrommotors möglich.

Vorteilhaft ist es, dass der konvexe Abschnitt der Profillinie im Bereich einer Kante des Bürstenkörpers

vorgesehen ist, wobei der konvexe Abschnitt auch an die Kante des Burstenkorpers angrenzen kann. Bei einem Kantenlauf der Kohlebürste wird dabei zumindest beim überqueren eines Kommutatorschlitzes des Kommutators ein Aufliegen des Burstenkorpers an dem Kommutator im Bereich des konvexen Abschnitts erreicht, wodurch ein Eintauchen der Kante des Burstenkorpers in den Kommutatorschlitz wesentlich verringert oder verhindert ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Kante des Burstenkorpers abgerundet ausgestaltet ist, wobei der konvexe Abschnitt der Profillinie die Kante des Burstenkorpers umfassen kann. Dadurch wird bei einem Eintauchen der Kante des Burstenkorpers in einen Kommutatorschlitz des Kommutators ein relativ sanftes Herausgleiten des Burstenkorpers an der Kante zurück auf die Kommutatorflache ermöglicht. Somit wird ein Anprellen der Kante des Burstenkorpers an der durch den Kommutatorschlitz gebildeten Flanke des Kommutators verhindert und ein Herausschleudern des Burstenkorpers an seiner Kante aus dem Kommutatorschlitz verhindert. Auch bei einem relativ ebenen Lauf der Kante des Burstenkorpers über den Kommutatorschlitz besteht durch diese Maßnahmen der Vorteil, dass ein gleichmaßiger übergang auf die folgende Kommutatorflache, die durch den Kommutatorschlitz von der bisherigen Kommutatorflache getrennt ist, ermöglicht ist.

Vorteilhaft ist es, dass die Profillinie des Burstenkorpers zumindest einen konkaven Abschnitt aufweist, an dem der Burstenkorper konkav ausgestaltet ist. Dabei kann der konvexe Abschnitt der Profillinie naher an einer Kante des Burstenkorpers vorgesehen sein als der konkave Abschnitt. Dadurch wird bei einem Betrieb des Gleichstrommotors, bei dem kein Kantenlauf auftritt, ein relativ gleichmaßiges Anliegen

des Bürstenkörpers an dem Kommutator ermöglicht. Außerdem wird bei einem die Drehrichtung ändernden Umsteuervorgang des Gleichstrommotors ein gegebenenfalls auftretendes Umkippen der Kohlebürste verringert.

Zeichnung

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Gleichstrommotors mit einer Kohlebürste der Erfindung in einer auszugsweisen Schnittdarstellung.

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Kohlebürste in einer vereinfachten Darstellung aus mehreren Ansichten und

Fig. 3 eine Kohlebürste gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Darstellung aus mehreren Ansichten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Gleichstrommotor 1 mit einer Kohlebürste 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Gleichstrommotor 1 kann insbesondere als mechanisch kommutierter Gleichstrommotor 1 ausgestaltet sein. Der Gleichstrommotor 1 eignet sich insbesondere zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs. Ein bevorzugter Einsatz des Gleichstrommotors

1 besteht als Sitzverstellmotor für Elemente eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für Fahrer- und Beifahrersitze. Der erfindungsgemäße Gleichstrommotor 1 und die erfindungsgemäße Kohlebürste 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

Der Gleichstrommotor 1 weist eine Kohleführung 3 auf, in der die Kohlebürste 2 geführt ist. Ferner weist der Gleichstrommotor 1 einen Kommutator 4 auf, der mehrere Kommutatorschlitze 5, 6 umfasst. In der Fig. 1 ist eine Situation dargestellt, wie sie beim Betreiben des Gleichstrommotors 1 auftritt, wenn der Kommutator 4 in der Drehrichtung 7 betrieben ist. Der Gleichstrommotor 1 kann auch als Gleichstrommotor 1 mit umkehrbarer Drehrichtung ausgestaltet sein, so dass der Kommutator 4 nach einem Umschaltvorgang entgegen der Drehrichtung 7 rotiert.

An der Außenseite weist der Kommutator 4 mehrere Kommutatorlaufflächen 8, 9, 10 auf, die durch die Kommutatorschlitze 5, 6 voneinander getrennt sind. Bei der Drehung des Kommutators 4 in der Drehrichtung 7 läuft die Kohlebürste 2 zunächst über die Kommutatorfläche 10, dann über die Kommutatorfläche 9, wie es bei dem in der Fig. 1 dargestellten Augenblick der Fall ist, und anschließend über die Kommutatorlauffläche 8.

Die Kohlebürste 2 weist eine Lauffläche 15 auf, die sich von einer Kante 16 bis zu einer Kante 17 der Kohlebürste 2 erstreckt. Durch den in Fig. 1 dargestellten Schnitt durch die Kohlebürste 2 ist eine Profillinie 18 der Kohlebürste 2 definiert, die sich zumindest näherungsweise in der Drehrichtung 7 über die Lauffläche 15 erstreckt und das in der Fig. 1 dargestellte Profil der Kohlebürste 2 begrenzt.

Die Kohlebürste 2 ist bezuglich einer Mittelachse 19 symmetrisch aufgebaut, so dass neben der Laufflache 15 auch die Profillinie 18 symmetrisch zur Mittelachse 19 ausgestaltet ist. Insbesondere entspricht die Ausgestaltung der Kante 16 und der Laufflache 15 im Bereich der Kante 16 der Ausgestaltung der Kante 17 und der Laufflache 15 im Bereich der Kante 17 und umgekehrt.

An die Kante 16 schließt sich ein konvexer Abschnitt 20 der Profillinie 18 an, an dem der Burstenkorper 2 konvex ausgestaltet ist. Von der Seite des Kommutators 4 betrachtet ist die Laufflache 15 des Burstenkorpers 2 an dem konvexen Abschnitt 20 vorgewölbt oder bauchförmig ausgestaltet. Von der Kante 16 gesehen schließt sich an den konvexen Abschnitt 20 ein konkaver Abschnitt 21 der Profillinie 18 an, an dem der Burstenkorper 2 der Kohlebürste 2 konkav ausgestaltet ist. Von der Seite des Kommutators 4 betrachtet ist die Laufflache 15 des Burstenkorpers 2 im Bereich des konkaven Abschnitts 21 daher zuruckgewolbt oder hohlformig ausgestaltet. Ferner weist der Burstenkorper 2 im Bereich der Mittelachse 19 eine Nut 22 auf. Der konvexe Abschnitt 20 grenzt unmittelbar an den konkaven Abschnitt 21 an, wobei der übergang zwischen dem konvexen Abschnitt 20 und dem konkaven Abschnitt 21, an dem die Profillinie 18 einen Wendepunkt aufweist, einen Abstand 23 von der Mittelachse 19 des Burstenkorpers 2 hat.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist die Kante 17 abgerundet ausgestaltet, wobei ein Kantenradius 24 vorgesehen ist. Der konvexe Abschnitt der Profillinie 18 im Bereich der Kante 17 ist zumindest im Wesentlichen mit einem Radius 25 ausgeführt, wahrend der konkave Abschnitt der

Profillinie 18 im Bereich der Kante 17 mit einem Radius 26 ausgeführt ist.

Die Ausgestaltung des Burstenkorpers 2 und insbesondere der Profillinie 18 des Burstenkorpers 2 ist an die Abmessungen der Kommutatorschlitze 5, 6 angepasst. Insbesondere erfolgt eine Anpassung an die Breite 27 des Kommutatorschlitzes 6.

Die Laufflache 15 des Burstenkorpers 2 schließt mit den Kanten 16, 17 und mit Schrägen 29, 30 ab. Die Schrägen 29, 30 dienen als Toleranzausgleich beim Einschleifprozess, so dass ein eventuell auftretender Versatz der Kohlebürste 2 zu einer Schleifscheibe oder einem Formfraser ausgeglichen und somit das Anschleifen der kompletten Laufflache 15 gewahrleistet ist. Die übergänge der einzelnen Bereiche, das heißt von der Schräge 29 zur Kante 16, von der Kante 16 zum konvexen Abschnitt 20, vom konvexen Abschnitt 20 zum konkaven Abschnitt 21, vom konkaven Abschnitt 21 zur Nut 22, von der Nut 22 zum konkaven Abschnitt im Bereich der Kante 17, vom konkaven Abschnitt im Bereich der Kante 17 zum konvexen Abschnitt im Bereich der Kante 17, vom konvexen Abschnitt im Bereich der Kante 17 zur Kante 17 und von der Kante 17 zur Schräge 30, sind tangentenstetig ausgestaltet. Der Auslauf der Schrägen 29, 30 zum weiteren Burstenkorper 2 im Bereich der Kohlefuhrungen 3 ist nicht notwendigerweise tangentenstetig ausgestaltet und kann einen Knick aufweisen.

Fig. 2 zeigt den Burstenkorper 2 aus mehreren Ansichten und eine vereinfacht dargestellte Schleifscheibe 35 zur Herstellung der Laufflache 15 des Burstenkorpers 2. Mit 2A ist dabei der Burstenkorper 2 in einer Vorderansicht bezeichnet, mit 2B ist der Burstenkorper 2 aus einer mit B bezeichneten Blickrichtung auf den Burstenkorper 2A

bezeichnet und mit 2C ist der Burstenkorper 2 aus einer mit C bezeichneten Blickrichtung auf den Burstenkorpers 2A bezeichnet. Der Burstenkorper 2 weist eine Durchgangsbohrung 36 auf, die wahrend der Herstellung des Burstenkorpers zum Halten des Burstenkorpers 2 und spater zum Befestigen des Burstenkorpers 2 in der Kohlefuhrung 3 dient. Zur Herstellung des Burstenkorpers 2 wird die in der Drehrichtung 37 rotierende Schleifscheibe 35 in der Vorschubrichtung 38 an den Burstenkorper 2B gefahren, wodurch die Laufflache 15 und insbesondere die Profillinie 18 ausgebildet wird. Am Burstenkorper 2C ergeben sich dadurch linienformige Tragstellen 40, 41. Wahrend des Betriebs des

Gleichstrommotors 1 erfolgt vorzugsweise ein Kontakt zwischen der Kohlebürste 2 und dem Kommutator 4 an den Tragstellen 40, 41. Die Tragstelle 40 ist zumindest naherungsweise beim übergang zwischen dem konvexen Abschnitt 20 zu dem konkaven Abschnitt 21 vorgesehen. Entsprechendes gilt für die Tragstelle 41.

Fig. 3 zeigt den Burstenkorper 2 aus mehreren Ansichten und die Schleifscheibe 35 zur Herstellung der Laufflache 15. In diesem Fall wird die in der Drehrichtung 37 rotierende Schleifscheibe 35 in der Vorschubrichtung 38, die parallel zu der Mittelachse 19 orientiert ist, zumindest in etwa zentriert an die Laufflache 15 gefahren. Dadurch bildet sich im Unterschied zu der in Fig. 2 gezeigten, in einer Querrichtung 42 des Burstenkorpers 2 ebenen Laufflache 15 eine in der Querrichtung 42 zumindest im Wesentlichen kreissegmentformig verlaufende Laufflache 15 aus. Dies hat zur Folge, dass anstelle der in Fig. 2 dargestellten linienformigen Tragstellen 40, 41 seitliche, linienstuckformige Tragstellen 4OA, 4OB, 41A, 41B ausgestaltet sind, an denen beim Betrieb des

Gleichstrommotors 1 vorzugsweise ein elektrischer Kontakt zwischen dem Burstenkorper 2 und dem Kommutator 4 zustande kommt .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist die in Fig. 1 dargestellte Ausgestaltung vorzugsweise für jeden entlang der Laufflache 15 erfolgenden Schnitt, bei dem die Profillinie 18 die linienformigen Tragstellen 40, 41 zumindest naherungsweise senkrecht schneidet, erfüllt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist diese Ausgestaltung der Laufflache 15 zumindest für Profillinien 18 erfüllt, die die linienstuckformigen Tragstellen 4OA, 41A oder die linienstuckformigen Tragstellen 4OB, 41B zumindest naherungsweise senkrecht schneiden. Jeder Punkt der Tragstellen 40, 41 oder der Tragstellen 4OA, 4OB, 41A, 41B stellt einen Kontaktpunkt der Laufflache 15 dar, an dem ein elektrischer Kontakt zwischen dem Burstenkorper 2 und dem Kommutator 4 des Gleichstrommotors 1 herstellbar ist. Bei einem Kantenlauf des Burstenkorpers 2 kann sich dieser Kontaktpunkt allerdings in Richtung der Kante 16 oder der Kante 17 oder auch auf eine der Kanten 16, 17 verschieben.

Es ist anzumerken, dass im Rahmen dieser Erfindung Linien oder Punkte in der Regel nicht als exakte Linien oder Punkte anzusehen sind und dass speziell in Abhängigkeit der Laufzeit des Gleichstrommotors 1 eine änderung der Ausgestaltung der Tragstellen 40, 41 oder der Tragstellen 4OA, 4OB, 41A, 41B möglich ist und insbesondere durch zunehmende Abnutzung Kontaktflachen ausgebildet werden können. Dabei kann es auch zu einer teilweisen Abplattung der anhand der Fig. 1 beschriebenen Bereiche der Laufflache 15 kommen, was in gewissen Grenzen Kanten in der Laufflache 15 bedingen kann.

Als Beispiel und ohne die Erfindung darauf einzuschränken ist in der Fig. 2 eine Schnittlinie 43 dargestellt, entlang der in Fig. 1 dargestellte Schnitt durch den Bürstenkörper 2 der Kohlenbürste 2 erfolgen kann. Die Profillinie 18 verläuft dann entlang der Schnittlinie 43. Die Profillinie 18 kann jedoch auch näher an einer Seite 44 oder an einer Seite 45 des Bürstenkörpers 2 und vorzugsweise parallel zu der Schnittlinie 43 verlaufen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Profillinie 18 im Bereich der Seite 44 oder im Bereich der Seite 45.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.