DE202006009981U1

DE202006009981U1 - Elektromotor und elektrische Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge

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Publication number: DE202006009981U1
Application number: DE200620009981
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2016-06-24
Also published as: WO2007147658A1

Abstract

Elektromotor, insbesondere Gleichstrom-Elektrokleinmotor, mit
einem Gehäuse (21);
einem in das Gehäuse eingeführten Rotor, der eine Welle (1) mit einem daran festgelegten Kommutator (4) und einen Anker (2) aufweist; und
zumindest einem elastischen Bürstenträger (6), der eine Bürste (5) trägt und diese gegen den Kommutator vorspannt, wobei der Bürstenträger ein vorgegebenes Schwingungsverhalten aufweist;
gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schwingungsdämpfungseinrichtung (9; 16, 17; 30–33), die mit dem Bürstenträger (6) gekoppelt oder verbunden ist, um das Schwingungsverhalten zu modifizieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor für elektrische Antriebseinheiten von Kraftfahrzeugen, insbesondere einen Gleichstrom-Elektrokleinmotor, beispielsweise einen Permanentmagnet-Gleichstrom-Elektrokleinmotor. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge.
Bei einem Elektromotor der eingangs genannten Art erfolgt die Stromzufuhr in der Ankerwicklung über Bürsten oder Kohlen, die mit dem rotierenden Stromwender einen Gleitkontakt geben und so die Spulen mit Strom versorgen. Die Anfänge und Enden der Ankerspulen sind an die Lamellen des Kommutators (auch Stromwender bzw. Kollektor genannt) angeschlossen. Die Lamellen des Kollektors sind getrennt und regelmäßig um die Rotationsachse des Elektromotors herum verteilt, wobei jeweils diametral einander gegenüberliegende Lamellen mit den Enden derselben Windung des Ankers oder einer Gruppe von parallel geschalteten Verbindungen verbunden sind. Zwei ebenfalls diametral gegenüberliegende ortsfeste Bürsten oder Kohlen sind mit den Lamellen des Kommutators in einem Gleitkontakt. Kommutator und Bürsten wirken als mechanischer Schalter oder Wechselrichter, um die Stromrichtung durch die Ankerspulen geeignet umzukehren.
Beim Gleiten oder Reiben der Bürsten bzw. Kohlen an den Kommutatorlamellen entstehen Geräusche, die oftmals als störend empfunden werden. Physikalisch entspricht das System gebildet aus Bürstenträger und Bürste, die gegen den Kommutator vorgespannt wird, einem Einmasseschwinger, dessen Schwingungsverhalten durch die mechanische Auslegung des Systems vorgegeben ist. Insbesondere weisen solche Einmasseschwinger ausgeprägte Eigenresonanzen auf. Erreicht die Drehzahl des Elektromotors eine der Eigenresonanzen des Schwingungssystems oder eine ihrer Unterharmonischen, so erhöhen Resonanzeffekte den Geräuschpegel zusätzlich.
Zur Minderung der Geräuschentwicklung sind aus dem Stand der Technik insbesondere die beiden folgenden Lösungsansätze bekannt: Gemäß einem ersten Lösungsansatz werden die Kohlen bzw. Bürsten in einem Schacht präzise geradgeführt, und zwar exakt in Radialrichtung des Kommutators. In diesem Schacht werden die Bürsten bzw. Kohlen mittels Rückstellelementen gegen den Kommutator vorgespannt. Die Geradführung minimiert tangentiale Ausweichbewegungen der Kohlen bzw. Bürsten, die zu Schwingungen der Bürsten führen. Gemäß einem anderen Lösungsansatz, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, werden die Kohlen bzw. Bürsten von einseitig eingespannten Blattfedern an deren freien Ende getragen. Die mechanische Auslegung des so gebildeten Einmasseschwingers, insbesondere die Steifigkeit der Blattfeder, die effektive Hebellänge (Abstand zwischen eingespanntem Ende der Blattfeder und Kohle bzw. Bürste), die auf den Kommutator ausgeübte Normalkraft sowie die Masse der Kohlen bzw. Bürsten, wird so gewählt, dass Eigenresonanzen bzw. deren Unterharmonische in möglichst geringem Umfang mit dem bestimmungsgemäßen Drehzahlbereich des Elektromotors überlappen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor insbesondere einen Gleichstrom-Elektrokleinmotor, für Kraftfahrzeuge mit noch geringerer Geräuschentwicklung bereitzustellen. Ferner soll ein solcher Elektromotor bereitgestellt werden, der noch variabler für einen bestimmungsgemäßen Drehzahlbereich ausgelegt und auf diesen abgestimmt werden kann. Ferner soll gemäß der vorliegenden Erfindung eine entsprechende elektrische Antriebseinheit bereitgestellt werden.
Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Elektromotor mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine elektrische Antriebseinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Die Erfindung geht somit aus von einem Elektromotor mit einem Gehäuse, mit einem in das Gehäuse eingeführten Rotor, der eine Welle mit einem daran festgelegten Kommutator und einen Anker aufweist, sowie mit zumindest einem elastischen Bürstenträger, bevorzugt mit zwei elastischen Bürstenträgern, der eine Bürste trägt und diese gegen den Kommutator vorspannt. Wie vorstehend beschrieben, weist ein solcher Bürstenträger ein vorgegebenes Schwingungsverhalten auf. Ein Elektromotor gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine zusätzliche Schwingungsdämpfungseinrichtung aus, die mit dem Bürstenträger gekoppelt ist, um das Schwingungsverhalten der Bürstenträger zu modifizieren. Ein solcher Schwingungsdämpfer wandelt dabei kinetische Energie in Wärmeenergie um, um Schwingungen des Bürstenträgers und der von dieser gehaltenen Bürste weiter zu dämpfen. Bevorzugt wird die Schwingungsdämpfungseinrichtung von einem zusätzlichen Element, das mit dem Bürstenträger gekoppelt ist oder an diesem ausgebildet ist, gebildet. Gemäß der Erfindung wird das Schwingungsverhalten der Bürstenträger so modifiziert, dass Eigenresonanzen oder deren Harmonische oder Subharmonische außerhalb des Bereichs der in dem Drehzahlbereich des Elektromotors typischen Kommutator-Anregungsfrequenzen liegen. Somit können erfindungsgemäß resonante Effekte weiter gemindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Bürstenträger als Blattfeder ausgebildet, welche die zugeordnete Bürste gegen den Kommutator vorspannt. Dabei kann die Blattfeder einseitig eingespannt sein und an ihrem vorderen Ende die zugeordnete Bürste tragen. Bei einem solchen Schwingungssystem ist das Schwingungsverhalten in bekannter Weise insbesondere durch die Steifigkeit der Blattfeder, die Länge der Blattfeder und die an der Blattfeder gelagerte Masse (Bürste bzw. Kohle) vorgegeben. Durch die zusätzliche Schwingungsdämpfeingseinrichtung wird dieses Schwingungsverhalten wie vorstehend beschrieben modifiziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Bürstenträger mit einem gehäusefesten Abschnitt gekoppelt, um Schwingungen des Bürstenträgers zu dämpfen, die radial auswärts von dem Kommutator gerichtet sind. Dabei kann die Schwingungsdämpfungseinrichtung als Reibungsdämpfer oder hydraulischer Dämpfer ausgebildet sein.
Im Falle eines Reibungsdämpfers kann ein Reibungselement mit dem Bürstenträger gekoppelt oder an diesem ausgebildet sein. Dabei reibt das Reibungselement an einem gehäusefesten Abschnitt, beispielsweise an einer Gehäusewand oder einer mit dieser starr verbundenen Reibungsfläche. Durch geeignete Wahl der Reibungskoeffizienten von Reibungselement und zugeordnetem gehäusefestem Abschnitt kann das Dämpfungsverhalten des Reibungsdämpfers geeignet vorgegeben werden. Dabei wird als weitere Randbedingung zu berücksichtigen sein, dass die Reibungskraft bei Anlage des Reibungselements an dem gehäusefesten Abschnitt kleiner ist als die Vorspannkraft des Bürstenträgers gegen den Kommutator ist. Durch geeignete Materialkombinationen von Reibungselement und zugeordnetem gehäusefestem Abschnitt kann insbesondere der Haftreibungskoeffizient und das zugeordnete Verhältnis von Haftreibungskoeffizient zu Gleitreibungskoeffizient geeignet vorgegeben werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Materialkombination von Kunststoff und Metall für den Reibungskontakt herausgestellt, insbesondere unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten. Denn in einem solchen Fall kann der gehäusefeste Abschnitt einfach an das Motorgehäuse angegossen werden und kann das Reibungselement mit denselben Bearbeitungstechniken und/oder aus denselben Materialien wie der Bürstenträger gebildet werden. Dabei können die Eigenschaften des Reibungskontakts ferner durch geeignete Wahl der Oberflächenrauhigkeit von gehäusefestem Abschnitt und/oder Reibungselement weiter modifiziert werden.
Weitere fertigungstechnische Vorteile lassen sich erzielen, wenn das Reibungselement einstückig mit dem Bürstenträger ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Geometrie des Elektromotors so gewählt werden, dass ein Randbereich des Bürstenträgers, der als Reibungselement wirkt, unmittelbar an dem gehäusefesten Abschnitt anliegt. Zur Erzielung eines vorbestimmten Reibungsverhaltens und damit eines vorbestimmten Dämpfungsverhaltens kann dabei bevorzugt sein, dass das Reibungselement gegen den gehäusefesten Abschnitt vorgespannt ist, und zwar mit einer vorbestimmten Normalkraft. Eine solche Vorspannung kann von dem Bürstenträger selbst aufgebracht werden, sofern dieser insgesamt gegen den gehäusefesten Abschnitt vorgespannt ist. Eine solche Vorspannung kann auch durch elastische Eigenschaften des an dem Gehäuseabschnitt reibenden Randbereichs des Bürstenträgers unmittelbar vorgegeben werden. Eine solche Vorspannung kann auch mittels eines gesonderten, an dem Bürstenträger abgestützten Vorspannelements vorgegeben werden, welches das Reibungselement gegen den gehäusefesten Abschnitt vorspannt.
Dabei ist das Reibungselement so ausgelegt, dass zumindest eine Komponente der Reibungskraft Schwingungen der Bürsten bzw. des Bürstenträgers, die radial auswärts gerichtet von dem Kommutator weg erfolgen, entgegen gewirkt wird. Zu diesem Zweck kann der Reibungskontakt zwischen dem Reibungselement und dem zugeordneten gehäusefesten Abschnitt insbesondere senkrecht zu einer Längsachse des Bürstenträgers erfolgen. Mit anderen Worten, das Reibungselement ragt im Wesentlichen senkrecht von dem Bürstenträger ab, und zwar entlang einer Richtung, die senkrecht zu einer Längsrichtung des Bürstenträgers ist. Ein weiterer Vorteil besteht dann darin, dass gleichzeitig auch Schwingungen des Bürstenträgers bzw. der Bürsten in Längsrichtung der Motorwelle weiter gedämpft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Reibungselement unmittelbar von einem umgeformten Randbereich des Bürstenträgers ausgebildet. Der umgeformte Randbereich ist elastisch oder inelastisch an dem gehäusefesten Abschnitt abgestützt. Besondere fertigungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn der umgeformte Randbereich an den Bürstenträger angeprägt ist, weil dann übliche Stanz- und Umformungstechniken in einem Arbeitsgang den Bürstenträger ausbilden können. Die Umformung erfolgt dabei so, dass bevorzugt ein möglichst vollflächiger Kontakt zwischen dem Reibungselement und dem zugeordneten gehäusefesten Abschnitt ausgebildet wird. Dementsprechend kann der umgeformte Randbereich unter einem geeigneten Winkel, der korrespondierend zu der Ausrichtung des gehäusefesten Abschnitts relativ zu dem Bürstenträger ist, abragen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht von dem Bürstenträger.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch ein punkt- oder linienförmiger Reibungsbereich zwischen dem Reibungselement und dem zugeordneten gehäusefesten Abschnitt ausgebildet sein. Hierzu eignen sich insbesondere konvex gewölbte Oberflächen des Reibungselements, insbesondere des umgeformten Randbereichs, und/oder des zugeordneten gehäusefesten Abschnittes. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist dabei der umgeformte Randbereich konvex zu dem gehäusefesten Abschnitt hin gewölbt, wobei der gehäusefeste Abschnitt eine Ebene aufspannt. Der Krümmungsradius des umgeformten Randbereichs kann dabei so gewählt werden, dass der Randbereich elastisch an dem gehäusefesten Abschnitt abgestützt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Reibungselement unmittelbar von der Bürste ausgebildet, so dass die Bürste nicht nur an den Kommutatorlamellen sondern auch an dem gehäusefesten Abschnitt anliegt. Zu diesem Zweck kann eine Seitenwand der Bürste im Wesentlichen vollflächig an dem gehäusefesten Abschnitt anliegen. Oder an einer Seitenwand der Bürste kann ein Vorsprung ausgebildet sein, der einstückig mit der Bürste ausgebildet ist, um an dem gehäusefesten Abschnitt anzuliegen.
Dabei kann die Bürste gegen den gehäusefesten Abschnitt vorgespannt sein. Dies kann durch geeignete Vorspannung des Bürstenträgers gegen den gehäusefesten Abschnitt oder durch elastisches Vorspannen der Bürste relativ zu dem Bürstenträger gegen den gehäusefesten Abschnitt bewerkstelligt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schwingungsdämpfungseinrichtung als dynamischer Dämpfer, insbesondere Schwingungstilger, ausgebildet. Vergleichbare Schwingungstilger sind von der Dämpfung von Aufbau- und Radschwingungen bei Lenkungssystemen im Kraftfahrzeugbau bekannt, worauf zu Offenbarungszwecken weiter verwiesen sei. Der dynamische Dämpfer kann dabei so ausgelegt sein, dass außerphasige Gegenschwingungen bzw. Schwingungen bei Unterharmonischen der Resonanzfrequenz des Bürstenträgers erzeugt werden, um so Schwingungen zu dämpfen und resonanten Effekten entgegenzuwirken.
Besonders effizient wirkt ein solcher dynamischer Dämpfer dann, wenn dieser an dem freien Ende des Bürstenträgers, insbesondere einer einseitig eingespannten Blattfeder, gelagert ist bzw. mit diesem verbunden ist. Dabei kann der dynamische Dämpfer eine Gegenmasse tragen, deren Gewicht abgestimmt ist auf das Gewicht der Bürsten und der Vorspannkraft der Bürstenträger gegen den Kommutator. Bekanntermaßen lassen sich außerphasige Gegenschwingungen insbesondere durch elastische Aufhängung des Trägers an dem Bürstenträger oder durch Ausbildung des Trägers als elastisches Element bewerkstelligen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schwingungsdämpfungseinrichtung als hydraulischer Dämpfer ausgebildet, um Schwingungen des Bürstenträgers bzw. der Bürsten zu dämpfen. Ein solcher hydraulischer Dämpfer kann einen mit dem Bürstenträger verbundenen Dämpferkolben aufweisen, der in einen Dämpfertopf eintaucht. Dieser Dämpfertopf kann an einem gehäusefesten Abschnitt, beispielsweise an einer Motorgehäusewand, angebracht sein. Zur Erzielung geeigneter Dämpfungseigenschaften kann in dem Dämpfertopf ein Elastomer, das von dem Dämpferkolben druckbeaufschlagt wird, oder ein Fluid aufgenommen sein, in welches ein vorderes Ende des Dämpferkolbens eintaucht.
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, aus denen sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgeben ergeben werden, und worin:
1 in einer schematischen Perspektivansicht die Anordnung eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 den Elektromotor gemäß der 1 eingebaut in das Gehäuse einer elektrischen Antriebseinheit darstellt;
3 in einer schematischen Perspektivansicht die Auslegung eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 den Elektromotor gemäß der 3 eingebaut in das Gehäuse einer elektrischen Antriebseinheit darstellt;
5a–5e in schematischen Schnittansichten oder Draufsichten weitere Ausführungsformen von Schwingungsdämpfungseinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
5f in einer schematischen Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der eine Seitenwand einer Bürste unmittelbar an einer Reibungsfläche anliegt; und
6 in einer schematischen Seitenansicht einen Elektromotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem hydraulischen Dämpfer darstellt.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleichwirkende Elemente oder Elementgruppen.
Gemäß der 1 sitzt auf der beweglichen Motorwelle 1 ein Ankerkern 2, auf dessen Außenumfangsoberfläche mehrere Kommutatorlamellen 4 regelmäßig und beabstandet zueinander angeordnet sind. Die von der Stirnseite des Ankerkerns 2 abragenden Anschlusszungen 3 dienen der Kontaktierung der Ankerwicklungen. Gemäß der 1 sind an dem Träger 11 zwei als Blattfedern ausgebildete Bürstenträger 6 befestigt, die abgewinkelt ausgebildet sind, mit einem schräg von dem Träger abragenden hinteren Ende 7 und mit einem Abschnitt (in der 1 mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet), der einem entsprechend ausgebildeten Abschnitt 6 diametral gegenüberliegt, parallel zu diesem verläuft und jeweils eine Bürste, Kohle oder ein Graphitteil (nachfolgend als Bürste 5 bezeichnet) trägt. Die Bürste 5 ist an dem vorderen, freien Ende des Bürstenträgers 6 in bekannter Weise starr mit diesem verbunden. Gemäß der 1 liegen die beiden Bürsten 5 einander diametral gegenüber, in Anlage zu Kommentatorlamellen 4 auf dem Außenumfang des Ankerkerns 2. Die Bürstenträger 6 sind somit als an ihrem hinteren Ende 7 einseitig eingespannte Blattfedern ausgebildet, welche die Bürsten 5 mit einer Federkraft, die im Wesentlichen radial einwärts zu der Drehmitte der Motorwelle 1 gerichtet ist, gegen den Kommutator 4 vorspannt. Ein jeweiliger Bürstenträger 6 entspricht physikalisch einem Einmassenschwinger mit einem vorgegebenen Schwingungsverhalten, das insbesondere von der Steifigkeit bzw. Federkraft der Blattfeder, von der effektiven Federlänge und von der Masse der Bürsten 5 abhängt. Die beiden seitlich an dem Bürstenträger 6 angeprägten Vorsprünge 8 dienen einer weiteren Versteifung des Bürstenträgers 6, wirken jedoch nicht als Schwingungsdämpfungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
Im Betrieb des Elektromotors gleiten die Bürsten 5 auf den Kommutatorlamellen 4 und werden dabei zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen erfolgen einerseits im Wesentlichen radial auswärts gerichtet, das heißt weg von der Kommutatorlamelle 4, und andererseits, zu einem geringeren Anteil, durchaus auch in Axialrichtung der Motorwelle 1. Solche Schwingungen können zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung des Elektromotors führen.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist an dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 ein zusätzliches Reibungselement 9 vorgesehen, das an der gegenüberliegenden gehäusefesten Reibungsfläche 10 anliegt. Durch die Anlage bewirkte Haftreibungs- oder Gleitreibungskräfte bewirken eine zusätzliche Dämpfung von Schwingungen des Bürstenträgers 6 bzw. der von diesem getragenen Bürsten 5. Das zusätzliche Reibungselement 9 ist mit dem Bürstenträger 6 starr oder im Wesentlichen starr gekoppelt oder an diesem ausgebildet. Gemäß der 1 ist das zusätzliche Reibungselement 9 einstückig mit dem Bürstenträger 6 ausgebildet, und zwar durch Abbiegen des vorderen freien Endes des Bürstenträgers 6. Weil der Bürstenträger 6 aus einem Blattfedermaterial gebildet ist, wird somit gleichzeitig das zusätzliche Reibungselement 9 elastisch an der Reibungsfläche 10 abgestützt. Selbstverständlich kann das zusätzliche Reibungselement 9 auch als separates Bauteil ausgebildet sein, das starr mit dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 verbunden ist.
Die schematisch mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Reibungsfläche ist gehäusefest und kann von einer Gehäusewand des Motorgehäuses, einer Antriebseinheit oder von einem mit diesem starr verbundenen Element gebildet sein. Die Reibungsfläche 10 besteht bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material. Reibungsfläche 10 und zusätzliches Reibungselement 9 sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, um einen möglichst vollflächigen Kontakt zu ermöglichen.
Bei dem Schwingungssystem gemäß der 1 sind die Bürstenträger 6 an dem hinteren freien Ende 7 fest eingespannt, so dass das vordere freie Ende des Bürstenträgers 6 bei radial auswärts gerichteten Schwingungen einem Kreisbogen folgt, mit einem Radius, der dem effektiven Abstand zwischen dem hinteren Ende 7 und dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 entspricht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Reibungsfläche 10 in Entsprechung zu diesem Radius geringfügig konkav gewölbt ausgebildet sein und/oder kann auch die Oberfläche des zusätzlichen Reibungselements 9 in Entsprechung zu diesem Radius geringfügig konvex gewölbt ausgebildet sein.
Die 2 zeigt schematisch den Einbau des Elektromotors gemäß der 1 in eine elektrische Antriebseinheit 20, die bei dem Ausführungsbeispiel als Antrieb für einen Seilfensterheber oder einen Armfensterheber ausgebildet ist. Die Antriebseinheit 20 weist einen Getriebe-Gehäuseabschnitt 22 zur Übertragung der Antriebskraft auf nachgeordnete angetriebene Elemente und einen Motor-Gehäuseabschnitt 21 zur Aufnahme des Elektromotors auf. Gemäß der 2 weist der Motor-Gehäuseabschnitt 21 eine Motor-Einführöffnung 23 auf, in welche die Motorwelle 1 eingeschoben werden kann. Der seitlich angeordnete Träger 11 kann von einer Gehäusewand oder von einer seitlich in den Motor-Gehäuseabschnitt 21 einschiebbaren Einschubelektronik ausgebildet werden und ist gehäusefest. Die Befestigungsbereiche 24 dienen der Befestigung des Polrohrs des Elektromotors.
Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Elektromotors. Gemäß der 3 ist an einer Längsseite des Bürstenträgers 6, nahe der Bürste 5, ein zusätzliches Reibungselement 9 vorgesehen, das im Wesentlichem senkrecht von dem Bürstenträger 6 abragt und einstückig mit dem Bürstenträger 6 ausgebildet ist oder im Wesentlichen starr mit diesem verbunden ist. Die nur schematisch dargestellte Reibungsfläche 10 ist gehäusefest, wobei sich der Anlagebereich von Reibungselement 9 und Reibungsfläche 10 anders als gemäß den 1 und 2 nicht axial bzw. parallel zu der Motorwelle 1, sondern transversal zu der Motorwelle 1 erstreckt. Bevorzugt ist das zusätzliche Reibungselement 9 elastisch an der Reibungsfläche 10 abgestützt.
Wie den 1 bis 4 ohne weiteres entnommen werden kann, wird der Bürstenträger 6 bevorzugt in Stand- und Biegetechnik aus einem Blattfedermaterial hergestellt. Zunächst wird die Abwicklung des Bürstenträgers 6 ausgestanzt, anschließend werden die seitlichen Vorsprünge 8 (vgl. 1) und das zusätzliche Reibungselement 9 durch Umformen geeignet ausgebildet, beispielsweise abgebogen. Mit der Position des zusätzlichen Reibungselements 9 in Längsrichtung des Bürstenträgers 6 steht gemäß der zweiten Ausführungsform ein weiterer Parameter zur Verfügung, um das Schwingungsverhalten des Bürstenträgers geeignet zu modifizieren.
Die 4 zeigt den Einbau des Elektromotors gemäß der 3 in ein Getriebegehäuse 20 eines elektrischen Seil- oder Bowdenfensterhebers. Gemäß der 4 ist in dem Getriebe- Gehäuseabschnitt 22 eine Aufnahme 29 zum Aufnehmen eines Schneckenrads und/oder einer Seiltrommel in der bekannten Weise ausgebildet. In der Mitte der Aufnahme 29 ragt eine Achse 28 senkrecht ab, an welcher das Schneckenrad und/oder die Seiltrommel (nicht gezeigt) gelagert ist.
Anhand der 5a bis 5e sollen nachfolgend weitere Modifikationen eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einem zusätzlichen Reibungsdämpfer erläutert werden. Gemäß der 5a ist der Seitenrand des Bürstenträgers 6 im Wesentlichen konvex auswärts gewölbt, so dass grundsätzlich auch ein punkt- bzw. linienförmiger Reibungsbereich 15 zwischen dem zusätzlichen Reibungselement 9 und der zugeordneten gehäusefesten Reibungsfläche 10 ausgebildet werden kann. Die 5b zeigt die zweite Ausführungsform gemäß der 3 in einem schematischen Querschnitt. Das zusätzliche Reibungselement 9 ragt senkrecht von dem Bürstenträger 6 ab und liegt vollflächig an der zugeordneten Reibungsfläche 10 an. Mit dem Abstand zwischen dem Reibungselement 9 und dem linken Rand der Bürste 5 steht ein weiterer Parameter zur Verfügung, der geeignet gewählt werden kann. Grundsätzlich kann dieser Abstand auch verschwindend sein oder kann die linke Seitenwand der Bürste 5 auch unmittelbar an der gehäusefesten Reibungsfläche 10 anliegen (vgl. 5e unten).
Die 5c zeigt in einer Draufsicht eine weitere Modifikation der zweiten Ausführungsform gemäß der 3. Gemäß der 5c ist der Bürstenträger 6 in Draufsicht L-förmig ausgebildet, wobei das zusätzliche Reibungselement 9 senkrecht von dem vom vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 abragenden Schenkel abragt und vollflächig an der Reibungsfläche 10 anliegt. Der Bürstenträger 6 kann, wie auch sämtliche anderen Ausführungsformen der Erfindung, in Längsrichtung der Motorwelle gegen die Reibungsfläche 10 vorgespannt sein.
Die 5d zeigt eine weitere Modifikation des Bürstenträgers gemäß der 5c, wobei an dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 ein verbreiteter Abschnitt ausgebildet ist, wo die Bürste 5 abgestützt ist und ein seitlicher Rand 8 an der gehäusefesten Reibungsfläche 10 anliegt und reibt.
Die 5e zeigt eine weitere Modifikation, bei der eine Seitenwand der Bürste 5 unmittelbar an der Reibungsfläche 10 anliegt. Zu diesem Zweck weist die Bürste 5 einen seitlichen Fortsatz 18 auf, dessen Seitenwand 19 parallel zu der Reibungsfläche 10 verläuft und an dieser anliegt. Die Seitenwand 19 steht von der Rückseite des Bürstenträgers 6 vor, so dass gewährleistet ist, dass nicht der seitliche Rand des Bürstenträgers 6 versehentlich an der Reibungsfläche 10 anliegt.
Die 5f zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Bürstenträger gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen dynamischen Dämpfer in der Art eines bekannten Schwingungstilgers aufweist. Der Schwingungstilger wird von einem blattförmigen Träger 16 und einer von diesem gehaltenen Masse 17 ausgebildet und ist bei dem Ausführungsbeispiel an dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 befestigt, wenngleich beliebige andere geeignete Befestigungsbereiche grundsätzlich auch möglich sind. Der Schwingungstilger ist ausgelegt, um in dem im Wesentlichen durch den Drehzahlbereich des Elektromotors vorgegebenen Bereich von Anregungsfrequenzen gegenphasig zu dem Bürstenträger 6 zu schwingen, um Schwingungen des Bürstenträgers 6 zu dämpfen und resonanten Effekten weitestmöglich entgegenzuwirken. Das Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers ist im Wesentlichen durch die Eigensteifigkeit des Trägers 16, durch die Masse und den Masseschwerpunkt des Massekörpers 17 und durch die geometrische Auslegung des Schwingungstilgers vorgegeben und kann in der bekannten Weise auf das Schwingungsverhalten des Bürstenträgers 6 abgestimmt werden. Der Träger 16 kann aus einem elastischen Material gebildet sein, beispielsweise aus einem Kunststoff mit einer im Vergleich zu dem Material des Bürstenträgers 6 vergleichsweise geringen Eigensteifigkeit, so dass die Schwingung des Massekörpers 17 verzögert und somit gegenphasig erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch an dem Verbindungsbereich zwischen Träger 16 und Bürstenträger 6 ein elastomeres Element eingespannt sein, das zu einem vergleichbaren Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers führt.
Die 6 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Elektromotor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem hydraulischen Schwingungsdämpfer. Dieser wird gemäß der 6 gebildet von einem zylindrischen Dämpferstempel 31, der in einen Dämpfertopf 33 eintaucht. Das untere Ende des Dampfertopfs 33 ist starr mit einem gehäusefesten Montagebereich 35 verbunden, beispielsweise mit einer Gehäusewand der elektrischen Antriebseinheit oder mit dem Träger 11 (vgl. 2). In dem Dämpfertopf 33 ist ein Dämpfungsmedium 32 aufgenommen. Das Dämpfungsmedium 32 kann ein Elastomer sein. Das Dämpfungsmedium 32 kann auch ein Fluid, insbesondere eine hydraulische Flüssigkeit, sein, die fluiddicht in dem Dämpfertopf 33 aufgenommen ist. Zu diesem Zweck ist an dem vorderen Ende des Dämpfertopfs 33 eine umlaufende Dichtung 34 ausgebildet.
Gemäß der 6 sitzt der Dämpferstempel 31 auf einem seitlichen Rand des Bürstenträgers 6. Selbstverständlich kann der Dämpferstempel 31 auch in der anhand der 1 beschriebenen Art an dem vorderen freien Ende des Bürstenträgers 6 sitzen.

1: Welle
2: Ankerkern
3: Anschlusszungen
4: Kommutator
5: Bürste
6: Bürstenträger
7: Hinteres Ende des Bürstenträgers 6
8: Seitlicher Vorsprung
9: Zusätzliches Reibungselement
10: Reibungsfläche
11: Träger/Einschubelektronik
15: punkt- oder linienförmiger Reibungsbereich
16: Träger/Schwingungstilger
17: Masse
18: Seitlicher Fortsatz der Bürste 5
19: Reibungsfläche der Bürste 5
20: Elektrische Antriebseinheit
21: Motor-Gehäuseabschnitt
22: Getriebe-Gehäuseabschnitt
23: Motor-Einführöffnung
24: Befestigungsbereiche
25: Lager
26: Vorderes Ende der Welle 1
27: Zahnradaufnahme
28: Achse
29: Aufnahme für Schneckenrad/Seiltrommel
30: Seitlicher Fortsatz
31: Dämpferstempel
32: Dämpfungsmedium
33: Dämpfertopf
34: Dichtung
35: Montagebereich

Claims

Elektromotor, insbesondere Gleichstrom-Elektrokleinmotor, mit einem Gehäuse (21); einem in das Gehäuse eingeführten Rotor, der eine Welle (1) mit einem daran festgelegten Kommutator (4) und einen Anker (2) aufweist; und zumindest einem elastischen Bürstenträger (6), der eine Bürste (5) trägt und diese gegen den Kommutator vorspannt, wobei der Bürstenträger ein vorgegebenes Schwingungsverhalten aufweist; gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schwingungsdämpfungseinrichtung (9; 16, 17; 30–33), die mit dem Bürstenträger (6) gekoppelt oder verbunden ist, um das Schwingungsverhalten zu modifizieren.
Elektromotor nach Anspruch 1, bei dem der Bürstenträger als einseitig eingespannte Blattfeder ausgebildet ist, die an ihrem freien Ende die Bürste (5) trägt.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung den Bürstenträger mit einem gehäusefesten Abschnitt (10, 35) koppelt, um Schwingungen der Bürsten radial auswärts von dem Kommutator weg zu dämpfen.
Elektromotor nach Anspruch 3, bei dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung als Reibungselement (9) ausgebildet ist, das mit dem Bürstenträger gekoppelt ist oder an diesem ausgebildet ist und an dem gehäusefesten Abschnitt (10) reibt.
Elektromotor nach Anspruch 4, bei dem das Reibungselement (9) einstückig mit dem Bürstenträger (6) ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Reibungselement (9) gegen den gehäusefesten Abschnitt (10) vorgespannt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem das Reibungselement von einem umgeformten Randbereich (9) des Bürstenträgers ausgebildet ist, der elastisch an dem gehäusefesten Abschnitt (10) abgestützt ist.
Elektromotor nach Anspruch 7, bei dem der umgeformte Randbereich (9) senkrecht von dem Bürstenträger (6) abragt.
Elektromotor nach Anspruch 8, bei dem der umgeformte Randbereich (9) konvex zu dem gehäusefesten Abschnitt (10) hin gewölbt ist, um an einem punkt- oder linienförmigen Anlagebereich (15) an dem gehäusefesten Abschnitt anzuliegen.
Elektromotor nach Anspruch 4, bei dem das Reibungselement unmittelbar von der Bürste (5, 18, 19) ausgebildet ist, die an dem gehäusefesten Abschnitt (10) anliegt, wobei der Bürstenträger gegen den gehäusefesten Abschnitt vorgespannt ist.
Elektromotor nach Anspruch 3, bei dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung als dynamischer Dämpfer (16, 17) ausgebildet ist, insbesondere als Schwingungstilger.
Elektromotor nach Anspruch 11, bei dem der dynamische Dämpfer mit einem freien Ende des Bürstenträgers (6) verbunden ist.
Elektromotor nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der dynamische Dämpfer eine Masse (17) und einen Träger umfasst, bevorzugt einen elastischen Träger (16).
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung einen mit dem Bürstenträger (6) verbundenen Dämpferkolben (31) aufweist, der in einem Dämpfertopf (33) eintaucht.
Elektromotor nach Anspruch 14, bei dem der Dämpfertopf (33) ein Elastomer aufnimmt.
Elektromotor nach Anspruch 14, bei dem in dem Dämpfertopf ein Fluid (32) aufgenommen ist.
Elektrische Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Fensterheber oder als elektrische Stellmotoreinheit ausgebildet, gekennzeichnet durch einen Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.