Low power electrical machine

Abstract: 1. Electrical machine of low power, in particular commutator motor (2), with a rotor having a commutator (3), with at least one carbon brush (5) displaceable by means of a spring (8) in the direction of the commutator, with a cartridge (6) guiding the carbon brush (5), with an insert (7) of elastomeric material substantially completely surrounding the cartridge (6) in tubular manner at least over part of its length, with a brush holder plate (4) which has shafts accommodating the inserts and directed toward the commutator (3), and with caps (10) closing off the shafts (12), characterized in that gaps (22 to 29) are arranged in several zones between the insert (7, 7a, 7b) and components neighbouring the latter such as shafts and cartridges (12, 6).

Description: Elektrische Maschine mit kleiner Leistung, insbesondere Kollektormotor Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine mit kleiner Leistung, insbesondere einem Kollektormotor, gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Durch die FR-PS 23 Ii 1428 ist ein kleiner Kollektormotor bekannt. Dieser besitzt eine Bürstenhalterplatte mit zum Kollektor seines Läufers gerichteten Schächten, innerhalb von diesen gummiartig elastische, im wesentlichen nach Art von Rechteckrohren geformte Einsätze und innerhalb von diesen Köcher und in diesen längsverschiebbare Kohlebürsten. Die Kohlebürsten werden mittels Federn, die sich an die Schächte verschliessende Kappen anlegen, gegen den Kollektor gedrückt. Die elastischen Einsätze haben die Aufgabe, die Geräusche, die durch Erschüttern der Kohlebürsten mittels des sich drehenden Kollektors entstehen, möglichst klein zu halten. Die Einsätze füllen die Zwischenräume zwischen den inneren Begrenzungsflächen der Schächte und den benachbarten äusseren Be- grenzungsflüchen der Kocher vollständig aus. Dies hat den Nachteil, dass selbst dann, wenn ein sehr weicher Werkstoff für die Einsätze ausgewählt ist, die Vibrationen der Kohlebürsten und der Kocher auf die 3ürsten- halterplatte übertragen und von dieser als Schall abge- strahlt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen die Kocher zu locker oder zu unelastisch in den Schächten sitzen. Wenn die Kocher zu locker sitzen, werden die Kohlebürsten zu schlecht geführt und ziehen deshalb Funken. Die Kohlebürsten verschleissen dadurch vorzeitig. Ausserdem treten Funkstörungen auf. Sitzen die Kocher zu unelastisch innerhalb der Schächte, so werden die Vibrationen der Köcher fast ungedämpft auf die Bürstenhalterplatte übertragen und von dieser als Schall abgestrahlt. Es stellte sich deshalb die Aufgabe, die elektrische Kleinmaschine so zu verbessern, dass eine verstärkte Ge räuschdämpfung mit grösserer Sicherheit innerhalb der Serienfertigung erreicht wird. Vorteile der Erfindung Die elektrische Kleinmaschine bzw. der Kollektormotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Kocher sehr elastisch und trotzdem spielfrei gehalten werden, ohne dass enge Fertigungstoleranzen für die Kocher, die Einsätze und die Schächte nötig sind. Dadurch werden nur sehr wenig Vibrationen von den Kohlebürsten über die Kocher und die Einsätze auf die Burstenhalterplatte übertragen. Demzufolge strahlen die Burstenhalterplatte und Kocher weniger Geräusch an die Umgebung ab. Deshalb können solche elektrischen Maschinen näher bei Benutzern sowie mit geringem schallisolierenden Materialaufwand angeordnet und betrieben werden, ohne dass das Arbeiten dieser elektrischen Maschinen als störend empfunden wird. Dieser Vorteil lässt sich gut nutzen in Kraftfahrzeugen, die zwecks Brennstoffeinsparung klein ausgebildet werden. Infolge der spielfreien Lagerung der Köcher ist sichergestellt, dass die Kohlebürsten bei laufender Maschine nur wenig Bürstenfeuer erzeugen und dadurch eine lange Laufdauer erreichen und wenig Funkstörungen verursachen. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 ergeben ein Ausführungsbeispiel, das in technisch einfacher Weise herstellbar und dementsprechend preiswürdig ist. Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 hat den Vorteil, dass der Einsatz besonders elastisch ist und fertigungsbedingte Streuungen in seinen Abmessungen nur einen unerheblichen Einfluss auf die Elastizität der Köcheranordnung haben. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 ermöglichen eine preisgünstige Herstellung der Einsätze Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruches 5 hat den Vorteil, dass durch die Vereinigung des Einsatzes mit dem Köcher die Montage der Kleinmaschine erheblich vereinfacht wird. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 hat den Vorteil, dass die Einsätze und die Köcher zusätzlich zur vorhandenen axialen Sicherung mittels Reibungskräften noch per Formschluss gesichert sind, wobei sichergestellt ist, dass die Köcher nicht in direkten Kontakt mit der Bürstenhalterplatte kommen können. Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs T hat ebenfalls den Vorteil, dass die Einsätze und die Köcher zusätzlich zu einer Reibschlusssicherung in axialer Richtung auch formschlüssig gesichert sind Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es sichergestellt, dass die Kocher nicht in direkten Kontakt mit der Bürstenhalterplatte kommen kön neun, was eine ungedämpfte Übertragung von Vibrationen zur Folge hätte. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass Vibrationen, die von den Kohlebürsten auf die Federn wirken, von den letzteren nur gedämpft auf die Bürstenhalterplatte gelangen können. Die Weiterbildung mit den kennzeieh- nenden Merkmalen des Anspruchs 9 hat den Vorteil, dass sie die Montage erleichtert. Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur t eine Bürstenhalterplatte der erfindungsgemässen elektrischen Maschine mit kleiner Leistung in der Stirnansicht, Figur 2 die Bürstenhalterplatte gemäss Figur t im Längs- schnitt, Figur 3 einen Querschnitt durch Einzelteile der Bürstenträgerplatte gemäss der Figur 1 in schematisierter Darstellung Figur 14 ein zweites Ausführungsbei spiel der erfindungsgemässen elektrischen Maschine und Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfin dungemässen Maschine. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die elektrische Kleinmaschine bzw der Kollektormotor 2 hat einen Kollektor 3, eine Bürstenhalterplatte 14, zwei Kohlebürsten 5, zwei Kocher 6 und zwei aus einem gummiartig elastischem Werkstoff bestehende Einsätze T, zwei Federn 8, zwei aus gummiartig elastischem Werkstoff bestehende Beilageplatten 9 und zwei Kappen 10. Die Bürstenhalterplatte hat eine zentrale Öffnung 11, innerhalb der sich der Kollektor 3 drehen kann. Angrenzend an diese zentrale Öffnung hat die Bürstenhalterplatte 14 zwei gegen den Kollektor 3 gerichtete Schächte 12. Die Längsachsen dieser Schächte sind so ausgerichtet, dass sie des Kollektors 3 Längsachse in Abständen kreuzen. An ihren von der Öffnung 11 entfernten Enden haben die Schächte 12 nasenartige Ansätze 13. Die Kappen 10 übergreifen diese Ansätze und überspannen die Querschnitte der Schächte 12. Die Kohlebürsten 5 sind innerhalb der Köcher 6 längsverschiebbar. Die Köcher 6 bestehen vorzugsweise aus Messingblech und haben an ihren den Kappen 10 zugekehrten Enden quer abstehende Flansche 114. Die Einsätze T, die die Köcher 6 im wesentlichen nach Art von Rechteckrohren umgeben, haben ebenfalls quer abstehende Flansche 15. Diese Flansche 15 befinden sich in Deckung zu den Flanschen 14. Im Bereich der Kappen 10 sind in die Schächte 12 Ausnehmungen 16 eingearbeitet. Die Flansche 15 liegen an diesen Ausnehmungen 16 an. Zwischen diesen Flanschen 15 und den Kappen 10 befinden sich, ausgehend von den Kappen 10, die Beilageplatten 9 und dann die Flansche 14 der Köcher 6. Dadurch halten die Kappen 10 über die Beilageplatten 9 die Köcher 6 und die Einsätze 7 in der in der Figur 1 dargestellten Ausrichtung bezüglich des Kollektors 3. Zusätzlich sind in Richtung des Kollektors 3 die Einsätze 7 mittels im Umfangsbereich der Öffnung 1 1 angeordneter und in die Querschnitte der Schächte 12 ragender Vorsprünge 17, 18 gesichert. Die Höhe der Vorsprünge 17 und 18 ist kleiner als die Dicke der Einsätze 7, so dass zwischen den Vorsprüngen t7, 18 und den sich durch sie hindurch erstreckenden Löchern 6 Abstände vorhanden sind. Die Federn 8, die die Kohlebürsten 5 gegen den Kollektor 3 drücken, sind zwischen diese Kohlebürsten 5 und Beilageplatten 9 eingesetzt. Zur Zentrierung der Federn 8 haben die Beilageplatten 9 angeformte Zapfen 19, die gegen die Kohlebürsten 5 zeigen. Auf den gegenüberliegenden Seiten der Beilageplatten 9 sind Zentrierzapfen 20 angeformt, die in Löcher 21, die sich in den Kappen 10 befinden eintauchen. Diese Zentrierzapfen 20 sorgen zusammen mit den Kappen 10 dafür, dass die Federn 8 in ihrer Lage gesichert sind und sich über dämpfenden Wirkstoff an der 3ürstenhal- terplatte 14 abstützen. Dadurch werden Vibrationen, die von den Kohlebürsten 5 auf die an ihnen anliegenden Federn 8 übertragen werden, nicht bzw. nur in einem sehr kleinen Umfang auf die Bürstenhalterplatte 14 weitergeleitet. Die zwischen den Kochern 6 und den Schächten 12 eingesteckten Einsätze 7 dienen ebenfalls dazu, Erschütterungen, die von den Kohlebürsten 5 auf die Kocher 6 übertragen werden, von der BürstenhaIter#Iatte 14 möglichst gut fernzuhalten. Zu diesem Zweck sind, wie dies in der Figur 3 schematisiert und besonders deutlich dargestellt ist, zwischen den Schächten 12 und den Einsätzen 7 und den Einsätzen 7 und den Kochern 6 Lücken 22 bis 25 und 26 bis 29 angeordnet Angrenzend an diese Lücken ist der Gesamt querschnitt der Einsätze 7 aus im wesentlichen rechteckig umgrenzten Einzelquer- schnitten zusammenvulkanisiert. Die Einsätze 7 sind bezüglich der lichten Querschnitte zwischen den Schäch- ten 12 und den äusseren Umfängen der Kocher 6 so gestal tet, dass sie in nicht eingebautem Zustand Übermass haben. Beim Einstecken der Köcher 6 und der Einsätze 7 in die Schächte 12 verformen sie sich die Einsätze 7 elastisch. Dabei weicht der Werkstoff der Einsätze 7 elastisch in Richtung der Lücken 22 bis 25 und 26 bis 29 aus. Dadurch sitzen die Köcher 6 mit gewünschter Vorspannung innerhalb der Schächte 12. Die dargestellten Lücken 22 bis 29 erstrecken parallel zur Längsrichtung der Köcher 6. Dies muss aber nicht unbedingt so sein. Vielmehr können Lücken auch dadurch zustande gebracht werden, dass man, wie dies in der Figur 14 dargestellt ist, einen Einsatz 7a im wesentlichen nach Art eines Vierkantrohres 30, das sowohl zu dem Köcher 6 als auch zu dem Schacht 12 Abstände hat, ausbildet und an das Vierkantrohr 30 nach auswärts abstehende Noppen 31 bis 35 und nach einwärts abstehende Noppen 36 bis 140 anformt. Die Noppen stehen sich vorzugsweise paarweise einander gegenüber. Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit bestünde darin, dass man die Noppen, die nach aussen abstehen, relativ zu den einwärts abstehenden Noppen versetzt. Durch Auswahl der Elastizität des Werkstoffs und Bemessung der Noppen 31 bis 140 bzw. der Bük- ken 22 bis 29 wird die elastische Nachgiebigkeit der Lagerung der Köcher 6 innerhalb der Schächte 12 bestimmt. Es besteht die Möglichkeit, diese Nachgiebigkeit in einer normal zur Längsachse des Kollektors 3 liegenden Bezugsebene anders zu wählen als in quer zu dieser Ebene liegenden weiteren Bezugsebenen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Figur 5 schematisch dargestellt. Dort ist der elastische Einsatz 7b auf den Köcher 6 aufvulkanisiert. Aus ferti gungstechnischen Gründen befinden sich deshalb zwischen dem Einsatz Tb und dem Löcher 6 keine Lücken. Zum Schacht 12 hin hat der Einsatz 7b an diesem Schacht anliegende Rippen 141 bis 14#, die vorzugsweise parallel zum Löcher 6 verlaufen. Auch dieser Einsatz 7b wird so vulkanisiert, dass seine Rippen 141 bis 145 gegenüber dem lieh- ten Querschnitt des Schachtes 12 ein Übermass haben, das eine gewünschte Vorspannung des Einsatzes Tb zwischen dem Köcher 6 und dem Schacht 12 ergibt. Die Rippen 141 bis 45 können, wie dies in der Figur 14 dargestellt ist, durch Noppen 31 bis 35 ersetzt werden.

Claims: Electrical machine of low power with a rotor having a commutator (3), with at least one carbon brush (5) displaceable by means of a spring (8) in the direction of the commutator, with a cartridge (6) guiding the carbon brush (5), with an insert (7) of elastomeric material substantially completely surrounding the cartridge (6) in tubular manner at least over part of its length, with a brush holder plate (4) which has shafts accommodating the inserts and directed toward the commutator (3), and with caps (10) closing off the shafts (12), characterized in that gaps (22 to 29) are arranged in several zones between the insert (7, 7a, 7b) and components neighbouring the latter such as shafts and cartridges (12, 6). Electrical machine according to Claim 1, characterized in that the overall cross-section of the insert (7, 7b) consists of a number of partial cross-sections which are defined substantially rectangularly and formed continuously one against the other, and in that the neighbouring components (6, 12) are limited by a plane surface. Electrical machine according to Claim 1, characterized in that the insert (7a) is designed in a tubular manner and has protruding dimples (31 to 40). Electrical machine according to Claim 2 or 3, characterized in that the insert (7, 7a, 7b) is made as an individual component. Electrical machine according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the shafts (12) have, at their ends directed toward the commutator, inwardly directed projections (17, 18), which form axial stops for the inserts (7, 7a, 7b) and have distances from the cartridges (6), and in that shims (9) of elastomeric material are fitted between the inserts (7, 7a, 7b) and the caps (10), and in that the cartridges (6) have transversely protruding flanges (14), which bear against the shims (9) and the inserts (7, 7a, 7b). Electrical machine according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the cartridges (6) have transversely protruding flanges (14) at their ends located at the caps (10), in that shims (9) of elastomeric material are fitted between these flanges (14) and the caps (10), and in that the inserts (7, 7a, 7b) likewise have transversely protruding flanges (15) which are aligned congruent to the flanges (14) of the cartridges (6) and bear against the latter and, in the direction of the commutator (3) rest in recesses (16) which are aligned transverse to the shafts (12), these recesses (16) forming axial stops for the inserts (7, 7a, 7b) and also the cartridges (6). Electrical machine according to Claim 5 or 6, characterized in that the shims (9) have pins (19) directed against the carbon brushes (5) and centering the springs (8). Electrical machine according to Claim 5 or 6, characterized in that the shims (9) have centering pins (20), which protrude into holes (21) made in the caps (10).

Inventors: HERM WERNER, NITZSCHE HARTMUT, ODENDAHL ALFRED DR, WIELAND BERND, HERM, WERNER, NITZSCHE, HARTMUT, ODENDAHL, ALFRED, DR., WIELAND, BERND
Applicants: BOSCH GMBH ROBERT, ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: H01R39
IPC codes: H02K5, H01R39