專利名稱：電機(jī)的電刷組及其彈簧和密封布置以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)用的電刷組。這種電刷組的優(yōu)先申請(qǐng)領(lǐng)域?yàn)槠囉玫碾妱?dòng)機(jī) 尤其是內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)器(啟動(dòng)電動(dòng)機(jī))。
背景技術(shù)：
人們對(duì)汽車的啟動(dòng)器在壽命和功率收益方面不斷地提出了更高的要求，其中一部 分是由于不斷提升的環(huán)境要求引起的。例如為了節(jié)省燃料，已在許多新式汽車中安裝了啟 動(dòng)_停止功能，在這種功能情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車停止時(shí)自動(dòng)停止，而在啟動(dòng)時(shí)，它又能自 動(dòng)啟動(dòng)。這勢(shì)必導(dǎo)致啟動(dòng)器由于必須采取例如增加導(dǎo)線橫截面和/或增加電刷數(shù)這類措施 而增加負(fù)載，從而增加材料費(fèi)用。其結(jié)果是必須盡量通過降低安裝費(fèi)用來應(yīng)對(duì)高昂的材料 費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而又價(jià)廉的電機(jī)電刷組，用這種結(jié)構(gòu)可特別明 顯地簡(jiǎn)化安裝過程并由此降低價(jià)格，但仍可使用較多的電刷數(shù)，例如6個(gè)電刷。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是通過權(quán)利要求1所述的電刷組來實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求 則涉及本發(fā)明電刷組或其彈簧和/或密封布置的其他有利方案及其組裝方法。


下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明電刷組的一種結(jié)構(gòu)型式及其組裝方法。圖1組裝前的電刷組的主要部件透視圖；圖2兩塊導(dǎo)板之一的透視圖；圖3組裝好的電刷組的透視圖；圖4尚待嵌入彈簧的已部分組裝的電刷組；圖5、6和7電刷彈簧嵌入其簧座的過程。
具體實(shí)施例方式電刷組的支承結(jié)構(gòu)按圖1由4個(gè)環(huán)形板狀部件即一塊上導(dǎo)電板1和一塊下導(dǎo)電板 3以及布置在其間的一塊上導(dǎo)板5和一塊下導(dǎo)板7組成。其中，上下導(dǎo)電板用適當(dāng)導(dǎo)電率的 金屬板制成，而上下導(dǎo)板則用電絕緣材料最好用注塑件制成。就這里所述的結(jié)構(gòu)型式而言， 電刷組具有6個(gè)電刷9，其中各三個(gè)分別與上下導(dǎo)電板電連接。電連接通過一根電纜11來 完成，該電纜最好通過壓入固定在相應(yīng)電刷9上，而其另一端Ila則與相應(yīng)的導(dǎo)電板1、3焊 接。導(dǎo)板5、7在其面向?qū)щ姲?、3的一面做成平面，而其相向的兩面則分別具有凸起 13和凹進(jìn)的造形，且兩塊導(dǎo)板5、7的這種造形基本上互成鏡像或相同轉(zhuǎn)像。從圖2所示稍微比圖1放大一些的下導(dǎo)板7的單獨(dú)圖示中可以看出，凸起13具有
4上支撐面15。支撐面15在導(dǎo)板5、7合攏時(shí)與上導(dǎo)板5的對(duì)應(yīng)支撐面接觸，所以導(dǎo)板5、7通 過凸起13相互支撐著，凸起13交替地配有定位銷17和定位孔19，它們與上導(dǎo)板5的對(duì)應(yīng) 的銷和孔相嚙合，以使導(dǎo)板在正確的角度位置內(nèi)相互定中心和定位(對(duì)準(zhǔn)位置)。導(dǎo)板5、 7互成鏡像或相同轉(zhuǎn)像并最好做成完全相同的形狀，這有利于簡(jiǎn)化電刷組的制作。導(dǎo)電板1 和3也做成基本上相互鏡像對(duì)稱，除了由于功能需要例如在下導(dǎo)電板3上配有一個(gè)從下導(dǎo) 電板3整體突出的連接電纜用的接線片45(未示出)而不符合鏡像對(duì)稱外。下導(dǎo)板7的造形在凸起13之間具有徑向貫通導(dǎo)槽21形成的凹槽。這些導(dǎo)槽與上 導(dǎo)板5的對(duì)應(yīng)導(dǎo)槽互補(bǔ)構(gòu)成徑向?qū)虿?，電?嵌入其中而可進(jìn)行徑向?qū)蛞苿?dòng)。在每個(gè) 導(dǎo)槽21旁邊并對(duì)應(yīng)該導(dǎo)槽為作用到該電刷的彈簧配置了一個(gè)簧座40，其結(jié)構(gòu)和功能尚待 稍后述及。在組裝電刷組時(shí)，按圖1所示順序疊放導(dǎo)電板1、3和導(dǎo)板5、7，并在此例中用6個(gè) 鉚釘23、24作為連接件把它們連接成一個(gè)剛性連接的環(huán)形塊體。為了穿過鉚釘23、24，在導(dǎo)電板1、3中設(shè)置有孔25、26，且每塊導(dǎo)板5、7也配有相 應(yīng)的孔27并在其延伸到每個(gè)凸起13向外指向的一側(cè)有半圓槽29。在圖示帶有6個(gè)電刷9的結(jié)構(gòu)型式中，鉚釘?shù)呐渲檬沁@樣的每塊導(dǎo)電板(例如1) 只有三個(gè)鉚釘23的三個(gè)安裝孔25，而其余則大致呈三角形狀，構(gòu)成三個(gè)彎曲部31而為其 余三個(gè)鉚釘24提供了位置。所以在組裝這些部件時(shí)，三個(gè)鉚釘23即各第二個(gè)鉚釘穿過上 導(dǎo)電板1的孔25和兩塊導(dǎo)板5、7的孔27并把它們相互連接起來，而其余三個(gè)鉚釘24則穿 過兩塊導(dǎo)板5、7的孔27和下導(dǎo)電板3的孔26并將這些部件不可拆卸地相互連接起來。因 此每塊導(dǎo)電板1或3通過三個(gè)鉚釘與兩塊導(dǎo)板5、7連接、但不與另一塊導(dǎo)電板3或1連接。 通過鉚釘?shù)倪@種配置，避免了鉚釘同時(shí)與上導(dǎo)電板1和下導(dǎo)電板3產(chǎn)生電接觸和短路。在 導(dǎo)電板1、3之間的這種導(dǎo)電連接避免了使用附加的絕緣套管來使鉚釘對(duì)導(dǎo)電板1、3絕緣。在4塊板件1、3、5和7拼接后，可將電刷徑向從外部插入由導(dǎo)板5、7的導(dǎo)槽21構(gòu) 成的導(dǎo)向槽中。由于電刷9通過電纜11已經(jīng)與相應(yīng)的導(dǎo)電板1或3不可拆卸地連接，所以 電纜11的長(zhǎng)度和柔度必須選擇成能夠把電刷9插入導(dǎo)向槽中。在部件鉚接并把電刷9插入導(dǎo)向槽中后，就獲得圖4所示的電刷組的中間狀態(tài)。圖4還示出了一個(gè)圓筒形充填體33 (模型，標(biāo)準(zhǔn)樣件)，其直徑等于或稍大于電刷 組所用的換向器的直徑。這種標(biāo)準(zhǔn)樣件在組裝和運(yùn)輸過程中作為模型使用，這種模型作為 可移動(dòng)的彈簧加載的電刷9的徑向向內(nèi)的止擋將其鎖定在相應(yīng)徑向?qū)Р?1內(nèi)的最終位置。為了使電刷組完備和具有功能作用，還必須安裝彈簧來把電刷徑向向內(nèi)壓向電機(jī) 的對(duì)應(yīng)的換向器。如圖4所示，對(duì)應(yīng)電刷9的彈簧35用彈簧鋼帶卷制成螺旋形彈簧，其呈 槽形彎起的外端37應(yīng)緊貼到相應(yīng)電刷9的徑向向外指向的端面上。而螺旋形彈簧35的里 端則固定尤其是焊接在卷芯39上，該卷芯具有扁平的矩形橫截面，所以其同樣是扁平的兩 端伸出螺旋形彈簧35的兩側(cè)。每個(gè)彈簧35都嵌入一個(gè)相應(yīng)的簧座40中，這些簧座分別在 對(duì)應(yīng)電刷旁邊在導(dǎo)板5、7內(nèi)構(gòu)成，且其上下端面分別具有一個(gè)導(dǎo)向槽41用以支承彈簧35 的卷芯39的上端或下端。圖5、6和7表示下導(dǎo)板7的放大俯視圖并用來說明彈簧35嵌入對(duì)應(yīng)電刷9的簧 座40的過程。圖5表示在嵌入之前在卷芯39上的彈簧35。圖6表示彈簧35已部分嵌入， 此時(shí)卷芯39的兩端引入上下導(dǎo)向槽41的起始段中。在彈簧35的自由端37靠在電刷9的
5外端面后，彈簧35仍在繼續(xù)插入，此時(shí)，它一方面被預(yù)壓緊，另一方面它的卷芯39則通過導(dǎo) 向槽41的一個(gè)向內(nèi)凸起的止動(dòng)銷43。由于彈簧35的自由端37壓到電刷9上，在該彈簧和 固定在其里端的卷芯39上作用一個(gè)反作用力，該反作用力在該彈簧的自由端及固定其上 的卷芯39上作用一轉(zhuǎn)矩(圖5至7沿反時(shí)針方向)，通過該轉(zhuǎn)矩使卷芯39鎖定到止動(dòng)銷 43后面，于是彈簧35達(dá)到其最終位置并通過其自身的反作用力固定在該位置內(nèi)。電刷組在彈簧嵌入后基本上組裝完畢。下導(dǎo)電板3具有一個(gè)徑向凸起的接線片 45，其端部與饋電電纜連接。(上導(dǎo)電板1具有一個(gè)未示出的接地線。)在電刷組裝入啟動(dòng) 器時(shí)，接線片45必須通過機(jī)殼壁延伸并須用密封元件對(duì)機(jī)殼壁進(jìn)行密封。圖3表示電刷組 的組裝好的最終狀態(tài)，這時(shí)已用彈性材料制成的密封元件47密封，其特點(diǎn)是具有一個(gè)在橫 向內(nèi)延伸的、一端敞口的槽49，該槽容許密封元件47側(cè)向推到接線片45，亦即在切向內(nèi)推 向電刷組。這樣就避免了在徑向內(nèi)的費(fèi)時(shí)和費(fèi)力的套裝以及可能導(dǎo)致導(dǎo)電板3和接線片45 變形的徑向力的作用。此外，由此可實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單的、與下導(dǎo)電板3連成一體的接線片形式 的電連接，而無須電纜和電纜端頭。圖3組裝好的電刷組未示出組裝和運(yùn)輸用的模型33 (標(biāo)準(zhǔn)樣件)，而是已經(jīng)裝上換 向器50，電刷的徑向里端應(yīng)緊貼在該換向器上不斷滑動(dòng)。綜上所述，電刷組的組裝過程大體上包括三個(gè)步驟，即a)通過導(dǎo)電板和導(dǎo)板1、5、6和3的疊放并用軸向放入的鉚釘23、24連接在一起完 成軸向組裝，其中全部鉚釘可在一道工序中同時(shí)鉚接；b)通過把電刷9徑向推入相應(yīng)的導(dǎo)槽21中并隨即將彈簧35用其卷芯39徑向插 入相應(yīng)的簧座40和導(dǎo)向槽41中完成徑向組裝，其中全部6個(gè)彈簧35可同時(shí)徑向插入；c)通過把橫向開槽的密封元件47切向套裝到接線片45上完成切向組裝?？傊@是電刷組的一種很簡(jiǎn)捷而又經(jīng)濟(jì)的組裝方法。特別是螺旋形彈簧35的徑 向嵌接提供了如下的好處彈簧35在嵌入前無需或只需很小的預(yù)壓緊；通過徑向移入徑向 向外敞口的簧座40可提供方便的操作；在彈簧嵌入之前，電刷裝置在徑向內(nèi)存在較大的容 許偏差。由于彈簧的反作用力，在其達(dá)到最終位置時(shí)，彈簧35的扁平卷芯39可自動(dòng)地鎖定 在上下導(dǎo)板的導(dǎo)向槽41的止動(dòng)銷43的后面。除了定位銷17和鉚釘23、24處，通過彈簧卷 芯37的反作用力更進(jìn)一步提高了整個(gè)電刷組的剛度。本發(fā)明不局限于上面詳細(xì)述及的結(jié)構(gòu)型式，亦即盡管上面示出和描述的帶6個(gè)電 刷的電刷組是優(yōu)先的結(jié)構(gòu)型式，但本發(fā)明與電刷數(shù)無關(guān)，在極端情況中也可只用一個(gè)電刷。 作為拼裝導(dǎo)電板和導(dǎo)板的連接件也可不用前述的鉚釘，而可有選擇地或附加地用螺釘、夾 子之類的連接件，也可用粘接。
權(quán)利要求
電機(jī)的電刷組具有下列特征a)4個(gè)環(huán)形板(1、3、5、7)疊放在一起并用緊固件剛性連成一體；b)兩個(gè)外板件為環(huán)形導(dǎo)電板(1、3)，它們與一個(gè)或多個(gè)電刷(9)電導(dǎo)連接；c)在兩塊導(dǎo)電板(1、3)之間放置兩塊用電絕緣材料制成的導(dǎo)板(5、7)，后者相向的一側(cè)具有凸起(13)和凹入(21)的造型，其中，凸起構(gòu)成支撐面(15)用以支撐另一塊導(dǎo)板的相應(yīng)支撐面(15)；d)導(dǎo)板的凹部有助于構(gòu)成徑向?qū)Р?21)，與導(dǎo)電板(1、3)電連接的電刷(9)布置在這些導(dǎo)槽中而可徑向移動(dòng)。
2.按權(quán)利要求1的電刷組，其緊固件用鉚釘(23、24)構(gòu)成，這些鉚釘通過導(dǎo)電板(1、3) 和導(dǎo)板(5、7)延伸。
3.按權(quán)利要求2的電刷組，其中每塊導(dǎo)電板(1或3)都用鉚釘(23、24)與兩塊導(dǎo)板(5、 7)連接，但不與另一塊導(dǎo)電板(3或1)連接。
4.按權(quán)利要求1的電刷組，其中每個(gè)電刷(9)都用一根柔性的電纜(11)與相應(yīng)的導(dǎo)電 板(1、3)進(jìn)行機(jī)械和電氣連接，該電纜的柔性和長(zhǎng)度是這樣定的，即電刷(9)在導(dǎo)電板和導(dǎo) 板連接在一起后可徑向從外部引入相應(yīng)的、由導(dǎo)板構(gòu)成的導(dǎo)槽(21)中。
5.電機(jī)的電刷組的彈簧布置具有如下的特征a)在電刷組的大致呈環(huán)形的基體上為電刷(9)設(shè)置了至少一個(gè)徑向?qū)虿?21)并為 作用在該電刷上的彈簧設(shè)置了至少一個(gè)簧座(40)；b)設(shè)計(jì)成螺旋形彈簧的彈簧(35)布置在該簧座或每個(gè)簧座內(nèi)，該彈簧的外端緊貼電 刷(9)，其內(nèi)端固定在卷芯(39)上，而該卷芯的兩端則伸出螺旋形彈簧(35)并具有扁平的 橫截面；c)在簧座(40)的上下端面內(nèi)分別為卷芯(39)的兩端設(shè)置有槽形的導(dǎo)向槽(41)，該導(dǎo) 向槽徑向向外這樣敞口，使螺形彈簧用其卷芯徑向從外面嵌入簧座(40)中，且卷芯的兩端 在槽形導(dǎo)槽或?qū)虿?41)中可抗扭地進(jìn)行導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)。
6.按權(quán)利要求5的彈簧布置，其中，導(dǎo)向槽(41)各具有一個(gè)止動(dòng)銷(43)，卷芯(39)的 兩端在彈簧嵌入簧座(40)時(shí)鎖定在該止動(dòng)銷的后面并通過用其外端緊貼在電刷(9)上的 彈簧(35)的反作用力予以固定。
7.特別是按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的電機(jī)電刷組的密封裝置具有一個(gè)從電刷組的導(dǎo)電 板(3)徑向伸出的電接線片(45)和一個(gè)可推到該接線片上的橡膠彈性的密封元件(47)，該 密封元件具有一個(gè)朝一側(cè)敞口的槽(49)，借助該槽可把密封元件在相對(duì)于環(huán)形電刷組的切 線方向內(nèi)推到接線片(45)上。
8.電機(jī)的電刷組的制作方法包括下列步驟a)用金屬板預(yù)制兩塊環(huán)形導(dǎo)電板(1、3)，至少一個(gè)電刷(9)通過一根柔性電纜(11)與 每塊導(dǎo)電板電導(dǎo)連接；b)用電絕緣材料預(yù)制兩塊導(dǎo)板，該導(dǎo)板具有凸部和凹槽，其中，兩塊導(dǎo)板的凹槽與在徑 向內(nèi)延伸的電刷(9)的導(dǎo)槽(21)和朝徑向向外敞口的作用到電刷(9)上的彈簧(35)的簧 座(40)相互補(bǔ)充。c)把一塊導(dǎo)電板(1)、兩塊導(dǎo)板(5、7)和另一塊導(dǎo)電板(3)—按此順序一軸向疊放成一 個(gè)板堆；d)用緊固件將這些板連接成一體；e)將電刷(9)徑向引入由導(dǎo)板構(gòu)成的導(dǎo)槽(21)中；f)把設(shè)計(jì)成螺旋形彈簧的彈簧(35)徑向嵌入由導(dǎo)板構(gòu)成的簧座(40)中。
9.按權(quán)利要求8的方法，其中，這些板用鉚釘連接成一體。
10.按權(quán)利要求8或9的方法，其中，每塊導(dǎo)電板(1或3)通過緊固件或鉚釘(23、24) 與兩塊導(dǎo)板(5、7)連接，但不與另一塊導(dǎo)電板(3或1)連接。
11.按權(quán)利要求8的方法，其中，在把螺旋形彈簧(35)徑向嵌入簧座(40)時(shí)，該彈簧的 凸部(39)通過由彈簧(35)作用的彈力鎖定在簧座(40)上設(shè)置的止動(dòng)銷(43)的后面。
12.按權(quán)利要求8至11任一項(xiàng)的方法，其中，下一步是把彈性密封元件(47)切向推到 一個(gè)在一塊導(dǎo)電板上徑向凸起的電接線片(45)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機(jī)的電刷組及其彈簧和密封布置以及其制造方法。該電刷組具有簡(jiǎn)單、價(jià)廉而又牢固的結(jié)構(gòu)并可用簡(jiǎn)捷的工序以經(jīng)濟(jì)的方式組裝。這種電刷組由4塊疊置的環(huán)形板件(1，3，5，7)即兩塊分別與一個(gè)或多個(gè)電刷(9)電連接的外導(dǎo)電板(1，3)和兩塊布置在其間的用電絕緣材料制成的導(dǎo)板(5，7)組成，后者具有凸部和凹入的造型，以便構(gòu)成電刷(9)的徑向?qū)Р?21)和作用到該電刷上的彈簧(35)的簧座(40)。該彈簧為螺旋形彈簧，圍繞一根軸(39)卷制而成，該軸伸出該彈簧的扁平的兩端可在相應(yīng)簧座(40)的導(dǎo)向槽中進(jìn)行導(dǎo)向移動(dòng)而不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)并可鎖定在止動(dòng)銷(43)后面。在組裝電刷組時(shí)，首先將導(dǎo)電板和導(dǎo)板(1，3，5，7)在軸向內(nèi)疊置在一起并用鉚釘上，然后在徑向內(nèi)把電刷(9)推入導(dǎo)槽(21)并把彈簧(35)嵌入簧座(40)。
文檔編號(hào)H02K5/22GK101919142SQ200880120404
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者G·林伯格, H·格拉布納 申請(qǐng)人:霍夫曼電刷碳精股份公司