CN1625019A - 用于电动伺服驱动装置的电刷架和电动伺服驱动装置 - Google Patents

Abstract

电动伺服驱动装有一个外壳，在该外壳中布置电机(3)和支架板(4)，其中支架板(4)与电刷架(5)固定连接。电刷架(5)有一个第一电刷架元件(51)，其与支架板(4)连接。此外设置一个第二电刷架元件(52)，其与第一电刷架元件(51)机械联结，并且借助于至少一个减震元件(54)与第一电刷架元件(51)振动隔离，并容纳电刷(54)，通过电刷接触电机(3)的换向器(37)。

Description

用于电动伺服驱动装置的电刷架和电动伺服驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动伺服驱动装置的电刷架和一种电动伺服驱动装置。已知的电动伺服驱动装置有一个外壳，在该外壳内布置一个电机和一个支架板。支架板与具有电刷的电刷架元件固定连接，该电刷与电机的换向器接触。

背景技术

这种伺服驱动装置在汽车中例如用作伸缩车棚、车窗升降装置、座椅调节器或安全带锁紧装置的驱动。由于通常只有很小的结构空间可以利用，因此要尽可能紧凑地设计这种伺服驱动装置，并且应可以低成本地制造。如果由塑料材料、主要是热塑性挤压的塑料材料制造尽可能多的部件、比如容纳电机电子控制电路的电子电路外壳、或标准的刷握元件，则可以低成本地制造这种伺服驱动装置。可是塑料件传递振动能力很强。这当然可能导致，电动伺服驱动装置在工作时严重振动或发出较大的噪声。而考虑到舒适的原因例如当在汽车中使用时这是很不希望的。

DE 198 05 185 A1公开了一个用于汽车伸缩车棚的电动伺服驱动装置。该伺服驱动装置具有一个电机，其使用一个包括蜗杆轴和蜗轮的变速机构。电机布置在一个钵型的极外壳中，该外壳与齿轮箱用法兰盘连接。该变速箱容纳印刷电路板，其与刷握刚性连接。刷握为了相对电动伺服驱动轴径向插装而设置。以塑料压铸技术制造该刷握。

发明内容

本发明的任务是，提供一种电刷架，其简单并且使电动伺服驱动装置的低噪声和无振动运行成为可能。本发明另一个方面的任务是，提供一种具有电刷架的电动伺服驱动装置，其结构简单并且保证低噪声和无振动的运行。

通过独立权利要求的特征解决该任务。在从属权利要求中给出了本发明的设计方案。

关于电动伺服驱动装置的电刷架，本发明的特征在于一个第一电刷架元件，其由一个支架板、例如一个电路印刷板支承并且为此与该支架板刚性连接，还在于一个第二电刷架元件，其具有电刷，借助于该电刷可以接触电动伺服驱动装置的换向器。对此由第一电刷架元件支承第二电刷架元件，第二电刷架元件与第一电刷架元件机械联结并且借助于至少一个减震元件与第一电刷架元件振动隔离。由于第一电刷架元件与第二电刷架元件振动隔离，以简单方式保证了显著减弱在连续伺服驱动时由于电刷滑过换向器薄片而产生的振动。另一方面第一电刷架元件在装入电动伺服驱动装置的状态下与支架板固定连接，如此以简单的方式、例如通过焊接、也可以保证与支架板的可靠电接通。

由此第二电刷架元件具有一个U形的空隙用于容纳电机驱动装置的换向器，电刷架在通向固定在驱动轴上的换向器的径向上插入伺服驱动装置中。这能够非常紧凑地形成电动的伺服驱动装置、简单形成电机外壳并且能够简化在制造伺服驱动装置时电刷架的安装。

通过环状形成至少一个减震元件并且通过在第一和/或第二电刷架元件上布置至少一个相应的定位销、在该定位销上套装减震元件，减震元件通过定位销简单保持在其预定位置并且因此可以简单实施两个电刷架元件的相互装配。

在电刷架的另一种优选设计方案中，在第一和第二电刷架元件中形成安装销的滑槽，使安装销在插入状态下使第一和第二电刷架元件至少在一个自由度上彼此刚性联结，同时在预定的安装位置挡住两个电刷。

由此以简单方式能够可靠地传送电刷架并且把电刷架定位准确地可靠安装在电动伺服驱动装置中。在电刷架装入电动伺服驱动装置后，在初次运行之前通过在电机外壳上为此规定的缝隙拔出安装销。由此释放第一电刷架元件和第二电刷架元件的振动隔离并且同时释放电刷，该电刷借助于弹簧压力压紧换向器的薄片。

在电刷架的另一种优选设计方案中，第一电刷架元件具有对中销，在该第一电刷架元件上对置支架板，该对中销用于电刷架在电机外壳上固定/对中。这有这样的优点，即当在电动伺服驱动装置的电机外壳中安装时可以简单对中电刷架。此外当在第一和/或第二电刷架元件中存在U形空隙的情况下可以防止在电动伺服驱动装置内安装时U形空隙变形。

在电刷架的另一种优选设计方案中，在第一电刷架元件中设置一个空隙用于容纳接地触点，在该空隙内引入接地触点，其中如此形成空隙和接地触点，即接地触点一方面与作为电路板实施的支架板固定连接，另一方面在电刷架装入电动伺服驱动装置内的情形下与电机外壳接触，该外壳也称作极外壳。如此可以简单保证极外壳可靠接地并且同时能够紧凑形成电刷架。

关于电动伺服驱动装置，本发明的特征在于一个外壳，在该外壳内布置一个电机、一个支架板和一个电刷架，其中支架板是电路印刷板并与第一电刷架元件固定连接，其中借助于在电刷架内容纳的电刷与电机的换向器接触。

在电动伺服驱动装置的一种优选设计方案中，外壳包含一个电机外壳，在该电机外壳中设置槽，通过该槽安装销可从外部进入，该安装销在安装过程之前和安装过程中使第一和第二电刷架元件彼此刚性联结，同时在预定的安装位置挡住电刷。这样能够简单并且精确地把电刷架安装在电机外壳内，并且能够事后移开安装销以便释放电刷和振动隔离。

如果电刷架具备对中销，在安装时该对中销通过槽进入安装外壳中并且在电刷架和安装外壳装配时产生对中作用。通过这种方式简单防止在安装时由于不准确而损坏电刷架元件并且同时保证电刷架相对电机外壳轴向固定。由此确保电刷架精确安装在电动伺服驱动装置中。

在电动伺服驱动装置的另一种优选设计方案中，支架板通过减震元件与支架板外壳和/或支架板外壳罩联结。这有这样的优点，在适当形成减震元件的情况下支架板与电刷架一起、主要在其对中销或也许存在的支承面的范围内、固定装入电机外壳内，同时保证支架板与支架板外壳或者支架板外壳罩振动隔离。这一方面当然导致电刷架在电机外壳内的精确位置，另一方面导致减震和降低震动或释放的噪声。

下面根据附图阐述本发明的实施例。

附图说明

图1示出了电动伺服驱动装置的分解图，

图2示出了电刷架5的分解图，

图3示出了电刷架5、支架板4和支架板外壳罩5的分解图。

图重叠部分以相同的附图标记表示相同结构和功能的元件。

具体实施方式

电动伺服驱动装置(图1)有一个电机外壳21、一个电机外壳盖22、齿轮箱23、支架板外壳24和支架板外壳罩25。齿轮箱23容纳传动装置，其优选作为蜗轮传动装置形成。

齿轮箱23、支架板外壳24和支架板外壳罩25优选由塑料、特别是由热塑性塑料、制造。仅仅电机外壳21由金属制造，必要时电机外壳盖22也由金属制造。电机外壳例如可以是滚压的金属扁坯或拉伸的极外壳。

如此形成电机外壳21，即电机3可以在轴向上插入。电机优选是永磁激励的直流电机。其具有一个极外壳，在该极外壳内布置永久磁铁32。极外壳优选是电机外壳21。此外其具有一个电枢33，该电枢备有线圈并且具有电枢轴35，电枢轴与一主轴36联结或与主轴一体形成。主轴36与联动装置的蜗轮啮合。此外带有换向器薄片的换向器37一起布置在电枢轴35上，换向器薄片与分别对应于该薄片的线圈34电连接。

此外设置一个支架板4，其实施为电路印刷板并且与插接器41联结。同时电路板用作例如用于控制伺服驱动装置的基本电路。此外电刷架5也与支架板4联结。电刷架5有一个第一电刷架元件51(图2)，其具有U形空隙510用于容纳换向器37。此外在第一电刷架元件51上形成一个支承面511，如果卡钩512与支架板4卡住，则借助于该支承面把第一电刷元件51置于支架板4上。在卡钩512与支架板4卡住之后优选借助于焊接或熔接与支架板4、优选在支承面511的范围内刚性联接并且电接触。

第一电刷架元件51还有对中销513，其在安装电刷架5时在槽21a中插入电机外壳21。由此简单确保在安装时不压扁第一电刷架元件51的U型空隙510，此外确保电刷架5轴向定位在电机外壳21中。

此外在第一电刷架元件51上形成支承面514，第一电刷架元件51以该支承面靠在电机外壳21的壁上。优选非常精确地制造该支承面514并且保证电刷架5在电机外壳21内的附加对中。在电刷架5的一个简单实施形式中，也可以仅仅设置对中销513或仅仅设置支承面514。此外在第一电刷架元件51中为减震元件54和第二电刷架元件52的对应定位销521形成定位销515和缺口516。

此外第一电刷架元件51具有用于电扼流圈518的缺口517。该扼流圈518在电刷架5的安装过程中与支架板4上的相应端子电连接。为此扼流圈518优选在其相对绘图平面的下部范围内与支架板焊接。

此外在第一电刷架51中为接地触点55设置一个空隙519。接地触点55插入空隙519中。如此形成空隙519和接地触点，即接地触点一方面与支架板4、特别与在支架板上布置的线路电联接。如果电刷架5安装在电动伺服驱动装置中，则接地触点55的一个自由端与支架板4的线路优选借助于焊接电接触。在局部范围内以片簧形式形成接地触点，使电刷架5一安装在伺服驱动装置内，接地触点就与电机外壳21接触。由此以简单方式保证电机外壳21可靠接地。

第二电刷架元件52同样有一个U形空隙520用于容纳具有换向器37的电枢轴35。此外在第二电刷架元件52中形成一个定位销521。此外在第二电刷架元件52中形成用于减震元件54和第一电刷架元件51的定位销515的缺口。此外在第一和第二电刷架元件51、52中形成用于安装销53的导轨。

此外在第二电刷架元件中设置两个电刷匣522，其分别容纳一个电刷523，当电刷架5在伺服驱动装置内安装完成之后分别由一个弹簧526使电刷挤压换向器37的换向器薄片。优选借助于柔性的多股线与扼流圈518的背离支架板4的末端电连接。

在第二电刷架52上为弹簧526分别形成弹簧卡子525。每个弹簧卡子525有一个导槽用于容纳弹簧526的自由端。弹簧在弹簧卡子525上以自由端嵌入弹簧卡子525的导槽内，接下来通过相应转动另一个自由端对弹簧加预应力。另外的自由端然后挤压电刷523并且引入电刷匣522的弹簧导槽524内。

在安装电刷架5时减震元件54安置在第一和第二电刷架元件51、52的相应定位销515和521上。优选减震元件54为环状并且例如由弹性体构成。但减震元件54也可以由另外的具有相应弹性和减震特性的材料制造、比如NBR、硅弹性体或聚氨基甲酸酯。

最后通过第一电刷架元件51的定位销515插入第二电刷架元件52的缺口中并且第二电刷架元件52的定位销521插入第一电刷架元件51的缺口516中使第一和第二电刷架元件51、52彼此连接。定位销优选备有止动舌片，定位销锁定在孔516内。止动舌片如此布置在定位销515上，即在止动舌片锁定的状态下通过第一电刷架元件和第二电刷架元件51、52对减震元件54施加预定的轴向预应力，同时第一电刷架元件51与第二电刷架元件52振动隔离。在上下文中振动隔离理解为，显著减弱由于电刷523滑过换向器37的换向器薄片引起的振动。该震动的幅度例如降低至少30％。

由于电刷523从一个换向器薄片到下一个换向器薄片的转变而产生的振动频率取决于电机3的转数和换向器薄片的数目。如果电机3每分钟转数为5000转并且在每分钟3000至5000转数的负载下运行，换向器37具有10个换向器薄片，则震动频率在500至1000Hz之间。

在下一个安装步骤中，第一和第二电刷架元件51、52进一步相互挤压，使用于第一和第二电刷架元件52的安装销53的导轨彼此对准。接下来安装销53插入第一和第二电刷架元件51、52的导轨内。如此形成该导轨，即在安装销53的插入状态下第一和第二电刷架元件51、52彼此刚性联结，同时在预定安装位置挡住电刷523。在图中示出的实施例中安装销53的导轨在第一电刷架元件51的对中销513的中心内部并且在轴向上伸展。最好如此给出电刷523的安装位置，即电刷架5插入电机外壳时，电刷523同换向器薄片有预定间隔。由此可以简单确保，如果电机3已经处于电机外壳21内，则电刷架5可以与电枢轴35径向简单插入电机外壳21中。此外确保，在传送电刷架期间或在电刷架5插入电机外壳21期间电刷架5的各个元件相对保持在一个固定位置。

安装销53最好这样长并且如此布置在导轨中，即安装销从对中销513中凸出预定尺寸。在电刷架5插入电机外壳21的情况下，电刷一嵌入电机外壳的槽21a中，通过安装销53就实现电刷架5的粗略对中。在电刷架5继续插入电机外壳21的过程中，对中销513则嵌入电机外壳21的槽21a中。由此其一防止由于压在电机外壳壁上的压力挤压第一电刷架元件51的U形空隙510，此外防止电刷架5相对电机的电枢轴35轴向固定在电机外壳内。

在电刷架5完全插入电机外壳21的最终安装位置，电刷架借助于在第一电刷架元件51中形成的支承面514靠在电机外壳21的壁上并且在电机外壳内对中电刷架5。在电刷架5的一个简单实施形式也可以有选择地仅仅设置对中销513或支承面514。以非常低的制造公差生产支承面。

如果电刷架5插入其在电机外壳21中的预定安装位置，则移开安装销513。由此安装销53的导轨在对中销513的轴上伸展，安装销53在对中销513上方凸出，在示出的实例中经过电机外壳21的槽21a从电刷架5中可以拔出安装销53。

安装销53从电刷架5中一拔出，第一电刷架元件和第二电刷架元件51、52就振动隔离，弹簧526可以使电刷523挤压换向器薄片。由此这能够在第一和第二电刷架元件之间布置减震元件并且两个减震元件除了在卡住定位销515、521的范围内之外不接触。为此这是必须的，即止动舌片在定位销515、521上间隔距离，使在止动舌片锁定在对应于各自定位销515、521的缺口中之后在第一和第二电刷架元件51、52之间还存在轴向间隙，形成定位销，使在相应的缺口516中还存在径向间隙。通过这种方式方法第一和第二电刷架元件51、52在相应形成定位销515和521与缺口516的情况下不仅在轴向上而且在径向上主要通过减震元件彼此连接并因此振动隔离。如此可以简单确保，第二电刷架元件52的振动大大减弱地传递给第一电刷架元件51。

支架板4(图3)最好借助于另外的减震元件251与电机外壳罩25振动隔离，该减震元件主要布置在支架板外壳罩25内。通过在把另外的减震元件251压紧在支架板4上时传递的压力电刷架5优选在其支承面514或者对中销513上施加预应力。但另外的减震元件251也可以布置在支架板4上并且相应地与支架板外壳罩25相互作用或也与支架板外壳24相互作用或布置在支架板外壳上。

也可以设置或多或少环状的减震元件代替在图2中示出的环状减震元件54。该减震元件此外也可以具有另外的形状，该形状适合于第一电刷架元件51和第二电刷架元件52减震隔离。如此也可以设置一个基本上平面的塑料件或多个相应形式的塑料件作为减震元件。

Claims (9)

1.用于一个具有一电机外壳的电动伺服驱动装置的电刷架，其具有一个第一电刷架元件(51)，该第一电刷架元件由一支架板(4)支承并为此与该支架板刚性联接，并具有一个容纳电刷(523)的第二电刷架元件(52)，借助于在电机驱动装置的电枢轴(35)上固定的换向器(37)的换向器薄片可以接触电刷，

其中由第一电刷架元件(51)支承第二电刷架元件(52)，其中在同时振动隔离的情况下电刷架元件通过至少一个减震元件(54)机械联结，

其中至少第二电刷架元件(52)具有一个U形空隙(520)用于通过电刷架的径向插装容纳换向器。

2.按照权利要求1的电刷架，其特征在于，至少一个减震元件(54)为环状，第一和/或第二电刷架元件(51、52)具有至少一个容纳机构、优选是一个定位销(515、521)，其容纳减震元件(54)。

3.按照上述权利要求之一的电刷架元件，其特征在于，在第一和第二电刷架元件(51、52)中如此形成导轨，即插入其中的安装销(53)在插入状态下使第一和第二电刷架元件(51、52)至少在一个自由度上彼此刚性联结，安装销用于可靠传送和简化安装，安装销同时在预定的安装位置挡住电刷。

4.按照上述权利要求之一的电刷，其特征在于，第一电刷架元件(51)具有对中销(513)，所述的中销在伺服驱动装置已安装状态在电机外壳和/或支架板中的槽(21a)向内凸出或穿过支架板凸出。

5.按照权利要求3或4的电刷架，其特征在于，至少一部分导轨在第一电刷架元件(51)内在对中销(513)内部及对中销(513)的轴向上伸展。

6.按照上述权利要求之一的电刷架，其特征在于，在第一电刷架元件(51)中设置一个空隙(519)用于容纳一接地触点(55)，在该空隙内插入接地触点(55)，其中如此形成空隙(519)和接地触点(55)，即接地触点(519)一方面与电路板(4)的线路电连接，另一方面在电刷架(5)的安装状态下接触伺服驱动装置(3)的电机外壳(21)。

7.具有一个外壳的电动伺服驱动装置，在该外壳内布置一个电机(3)、一个支架板(4)和一个根据上述权利要求之一的电刷架(5)，其中支架板(4)与第一电刷架元件(51)固定连接并且借助于电刷(523)接触电机(3)的换向器(37)。

8.按照权利要求7结合权利要求3的电动伺服驱动装置，其特征在于，外壳包含一个电机外壳(21)，在该外壳中设置一个槽(21a)，在伺服驱动装置已安装状态下通过该槽从电刷架(5)中可以移开安装销(53)。

9.按照权利要求7至8之一的电动伺服驱动装置，其特征在于，支架板(4)通过减震元件(251)与一个支架板外壳(24)和/或一个支架板外壳罩(25)联结。

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