CN102361783A - 电动辅助驱动器，特别是擦拭器驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动辅助驱动器，特别是擦拭器驱动器，其具有电马达和形成辅助驱动器的输出轴(4)的下游齿轮装置，该齿轮装置具有在电马达(2)和输出轴(4)之间的传动系的依次布置的至少两个齿轮级，其中第一齿轮级以蜗轮蜗杆式传动装置的方式被设计，该蜗轮蜗杆式传动装置包括蜗杆(7.1)和与该蜗杆互相配合的齿轮或蜗轮(12，12a)，其中第二齿轮级(17，17a)以齿轮系的方式实现。

Description

电动辅助驱动器,特别是擦拭器驱动器
技术领域
本发明涉及一种根据本发明权利要求1前序部分的电动辅助驱动器，且在这种情况下特别涉及一种擦拭器驱动器或风挡玻璃擦拭器马达。
背景技术
用于车辆的电动辅助驱动器是已知为用于不同应用的致动器，特别是还已知为擦拭器驱动器或马达，且其主要包括具有形成辅助驱动器输出轴的下游的和带凸缘的齿轮装置的电马达。已知一些电动辅助驱动器，其中以蜗轮蜗杆式传动装置方式设计的倍增(multiplication)或齿轮级(gear stage)被设置在输出轴和电马达的轴和电马达之间的传动系(drive train)中。
还已知以一方式设计擦拭器驱动器或马达，该方式是通过被激活的驱动器，齿轮装置的输出轴或小齿轮轴被驱动为进行换向运动，也就是，周期性地沿不同旋转方向，且更加精确地，借助于通过辅助驱动器的电气或电子马达控制单元的电马达相应控制或借助于齿轮的或齿轮级的作为被联接的齿轮的合适设计(DE 10149218A1)。
发明内容
本发明的目的是展示一种电动辅助驱动器，其具有紧凑的构造和改进的能量效率，并使得可以在它的小齿轮轴或输出轴上获得增加的扭矩。为了解决这个问题，根据本发明权利要求1的电动辅助驱动器被开发。
根据本发明的辅助驱动器包括例如擦拭器驱动器或马达，且在这种情况下优选地是换向擦拭器驱动器或马达。附加地被设置在传动系中且容纳在齿轮装置壳体中的第二倍增或齿轮级使得可在辅助驱动器的输出轴上获得增加的扭矩和/或可观地改进齿轮装置的自锁，特别是还在第一齿轮级设计为蜗轮蜗杆式传动装置式齿轮级的情况下。
在将辅助驱动器设计为擦拭器驱动器或马达的情况下，其中，齿轮装置的足够水平的自锁是必需的或至少被建议的，以防止位于停止位置的擦拭器臂例如被迫使离开它的停止位置和在高道路速度时或在洗车中由被驱动清洗元件损坏。
附加第二齿轮级还导致能量效率的改进，更确切地是在辅助驱动器的电控制换向设计的情况下通过扩展电马达的加速和减速窗口。
被设计为齿轮系式齿轮级的附加第二齿轮级可以与第一齿轮级的齿轮元件一起在紧凑构造中被实现，使得对于整体尺寸，齿轮装置整体上是小的且结构紧凑，且与传统的电动辅助驱动器的齿轮装置只有可忽略的区别，只在于齿轮级通过蜗轮蜗杆式传动装置形成。
输出轴上的扭矩能适于各种需要且实际上不用修改齿轮装置且不用改变电马达的基本结构。在需要的情况下，可以进行改装，使用不同的马达部件(诸如电枢、定子磁体和磁极容器(pole pot)等)。作为改装的结果，可以使用风挡玻璃擦拭器模块中的擦拭器驱动器或马达，来直接驱动擦拭器杆或擦拭器臂，或者通过附加的齿轮装置(例如杆齿轮)驱动两个擦拭器杆或擦拭器臂。
附加第二齿轮级的齿轮元件，但还有齿轮装置的那些齿轮元件，可以全部经济地作为简单部件被制造。
本发明的进一步开发、优势和应用可能性还由实施例的示例的如下描述和由附图而显而易见。在该情况下，所有描述和/或示出的特点本身或以任何期望的组合基本上是本发明的主题，与在权利要求中它们的概要或它们的回溯关系无关。权利要求的内容还形成说明书的一体部分。
附图说明
本发明在下面通过基于附图的实施例被更详细地描述：
图1示出了根据本发明的设计为擦拭器驱动器或马达的电动辅助驱动器的后部的顶视图；
图2在透视分解图中示出了擦拭器驱动器的主要元件；
图3示出了类似于图1的视图，但齿轮装置壳体盖被去除；
图4示出了沿图3中的线I-I的截面；
图5示出了根据本发明的另一实施例的擦拭器驱动器或马达的主要元件的简化图；
图6示出了沿图5中的线A-A的截面。
具体实施方式
通常在附图中由1指定的电动擦拭器驱动器以本身已知的方式包括电马达2和齿轮装置3。在呈现的实施例中，齿轮装置3的输出轴4或小齿轮轴形成擦拭器轴，用于风挡玻璃擦拭器模块的未示出擦拭器刮片(例如用于车辆后风挡玻璃)的在图1中示出的擦拭器臂5以适当的方式固定到该擦拭器轴上。
擦拭器驱动器1被设计为电控制换向驱动器(reversing drive)，也就是设计为一驱动器，在操作期间，输出轴4和在该位置处的擦拭器臂5通过沿电马达2的旋转方向的被控制周期性改变而周期性地在角度范围α内往复地枢转，所述角度范围α对应于风挡玻璃擦拭器模块的擦拭角度。
电马达2还包括电枢轴7，该电枢轴的一端旋转地安装在类似帽状的马达壳体6中，在电枢轴7上，马达电枢8和换向器10与刷盘9上的电刷互相作用。电枢轴5的另一端延伸进齿轮装置3的齿轮装置壳体11中并旋转地安装在该壳体中，更确切地，该旋转地安装在马达壳体6和齿轮装置壳体11之间的过渡部(transition)处实现，也就是马达壳体6被以凸缘地方式安装在齿轮组壳体11上的地方。
以与马达壳体6同样的方式由金属材料制造的齿轮装置壳体11，在设计中是类似槽状的，且更确切地，主要包括壳体基部11.1和环绕齿轮装置壳体11的内部的周壁11.2，该齿轮装置壳体11具有用于马达壳体6的凸缘安装的凸缘部11.3。
电枢轴7在被接收在齿轮装置壳体11中的部分长度上，被设计为蜗杆7.1，其与蜗轮或齿轮12的齿部12.1互相配合，该齿轮与蜗杆7.1一起形成齿轮装置壳体11内的第一倍增和齿轮级13。齿轮12被布置在轴14上，所述轴通过滑动轴承14.1自由旋转地安装在壳体基部11.1上的轴承部11.1.1中，更确切地，绕与电枢轴7的轴线垂直且与输出轴4的轴线平行的轴线。
被设计为齿缘轮(toothed wheel)的另一齿轮15被设置在齿轮12的远离壳体基部11.1朝向的一侧，更确切地，沿着与齿轮12的轴线相同的轴线。齿轮15传动地连接到齿轮12，齿轮15具有相对于齿轮12减小的外直径；齿轮12和15例如由适合的材料制造，例如由金属材料或适合的塑料制造。
输出轴4通过滑动轴承4.1也可旋转地和可枢转地安装壳体基部11.1上和在该位置处的轴承部分11.1.2上，在该输出轴4上，齿缘轮或齿轮扇形部(segment)16与壳体11内的齿轮15互相配合，扇形部16的齿部16.1与齿轮15的齿部15.1啮合。齿轮15和齿轮扇形部16形成第二附加倍增和齿轮级17。
齿轮扇形部16具有相对于输出轴4的轴线近似径向取向的两个表面18，该两个表面的角距离与擦拭角度α相同或稍大于擦拭角度α。齿轮扇形部16在齿轮装置壳体11内的布置被选择为使得表面18分别抵靠齿轮装置壳体11内的相对表面(countersurface)，也就是在示出的实施例中，抵靠设置在壳体的周壁11.2的内表面上的橡胶缓冲件19，在由于图2中通过虚线示意的电马达2的电子控制器或马达控制单元2.1故障的情况下，在到达限定擦拭角度α的角端部位置之一时，电马达2的旋转方向转换不发生。
齿轮级17的倍增通过齿轮15和齿轮扇形部16的有效半径相应的选择而被选定，使得倍增小于一，也就是齿轮15旋转一旋转角度导致齿轮部16旋转或枢转运动一更小的旋转角度。在展示的实施例中，附加齿轮级17的齿轮比约为0.6和0.7。
齿轮12和15两者的连接轴线及输出轴4的轴线位于共用平面E中。电枢轴7的轴线及因此同样蜗杆7.1的轴线相对于该平面E垂直取向。
在擦拭器驱动器1的最终组装状态，齿轮装置壳体11的开口侧通过盖20紧密地封闭。控制电子器件或马达控制单元2.1被设置在该盖内，所述控制电子器件或马达控制单元2.1用于控制电马达12且特别是还用于通过使施加于电马达2的DC电压的极性反向而控制电马达2和电枢轴7的换向旋转。
用马达控制单元2.1的至少一个传感器，齿轮15的旋转位置及因此输出轴4的旋转或枢转位置被监视，且至少在相应地到达擦拭角度α的端部位置时电马达2的旋转方向的换向被导致。在所呈现的实施例中，被设计为永磁体的位置磁体(positional magnet)21被设置在齿轮15上，且与响应该磁体的磁场的传感器互相配合，例如马达控制单元2.1的霍尔传感器。多端口或多触点插头22被设置在盖20的外侧，更确切地，用于将擦拭器驱动器1连接到车辆侧的电供给和控制线。
图5和6示出擦拭器驱动器1a作为另一实施例，仅示出了擦拭器驱动器1a的主要功能元件，也就是，除去其他元件，示出了具有电枢8和换向器9的电枢轴7和被设计在电枢轴7上的蜗杆7.1，该蜗杆与蜗轮或齿轮12a一起，形成第一齿轮级13a。擦拭器驱动器1a的齿轮装置3a与齿轮装置3的主要区别在于，第一齿轮级13a的齿轮12a在它的与蜗杆7.1互相配合的部分12a.1处和在该位置处的齿部被设计为齿轮扇形部，且齿轮12a同时是第二齿轮级17a的部件，也就是齿轮12a通过在该位置处的第二齿部与输出轴4上的齿轮扇形部16的齿部16.1互相配合。齿缘轮或齿轮15因此被省去。
扇形部分12a.1和12a.2相对于齿轮12a的轴线径向地彼此相对。此外，相对于齿轮12a的轴线垂直取向的部分12a.1和12a.2的正面在所示的实施例中位于共用平面中。部分12a.1及在该位置处的齿部的半径大于部分12a.2及在该位置处的齿部的半径。通过齿轮12a的使用，实现了用于齿轮装置3a的安装空间或体积(特别还是沿输出轴4的轴向方向)的进一步减小。
具有附加倍增或齿轮级17和17a的擦拭器驱动器1和1a的优势，除了用于齿轮装置3和3a有紧凑的构造和减少的安装空间之外，如下所述：
由于附加的倍增或齿轮级17和17a，与不具有附加倍增或齿轮级17的擦拭器驱动器相比，对于电马达2的相同扭矩，在输出轴4上能产生增大的扭矩。
Figure BDA0000093692050000052
由于电枢轴7和该电枢轴的形成蜗杆7.1的部分被设置在齿轮12和12a与输出轴4和形成在齿轮装置壳体基部11.1的轴承部分11.1.2之间，及还由于齿轮元件16的设置为在输出轴4上的齿缘轮扇形部的设计，导致对于齿轮装置3和3a的具有小安装空间的非常紧凑构造，而不管附加齿轮级17和17a。
Figure BDA0000093692050000053
齿轮扇形部16的以以下方式的布置为减少齿轮装置3和3a的整体的尺寸作出重要贡献，该方式是：除了齿轮装置3a中的齿轮12a的特别设计和齿轮15的省略之外，在齿轮装置3的情况下，齿轮扇形部16部分地重叠更大的齿轮12(图3和4)。
Figure BDA0000093692050000054
由于附加齿轮级17和17a，输出轴4的自锁也被改进。
Figure BDA0000093692050000055
齿轮或齿轮元件12、12a、15和16可以被便宜地制造为相对简单的部件。
本发明在实施例的基础上已在上面被描述。应理解可以作出修改和变体，而因此不偏离本发明所基于的构思。
因此上面假设，擦拭器驱动器的输出轴4作为擦拭器轴，风挡玻璃擦拭器模块的擦拭器臂5被直接固定到该擦拭器轴。当然还可以使用以下风挡玻璃擦拭器模块中的擦拭器驱动器1，其中输出轴4通过例如杆齿轮(levergear)传动连接到风挡玻璃擦拭器模块的一个或无论几个擦拭器臂。
附图标记列表
1，1a    擦拭器驱动器
2        电马达
2.1      马达控制单元
3，3a    齿轮装置
4        齿轮装置3的输出轴
4.1      滑动轴承
5        擦拭器臂
6        马达壳体
7        电枢轴
7.1      蜗杆
8        电枢
9        刷盘
10       换向器
11       齿轮装置壳体
11.1     齿轮装置壳体11的基部
11.1.1   用于附加轴14的轴承部分
11.2     壳形齿轮装置壳体的周壁
11.1.2   用于输出轴4的轴承部分
11.2.1   凸缘
12，12a  齿轮
12.1     齿部
12a.1，12a.2 齿轮12a的部分
13，13a      齿轮级
14           轴
14.1         滑动轴承
15           齿轮
15.1         齿部
16        齿轮扇形部
16.1      齿部
17，17a   齿轮级
18        正面
19        橡胶缓冲件
20        壳体盖
21        位置磁体
22        盖20上的多端口或多触点插头
α        输出轴4的旋转或枢转角度
E         轴4和14的轴线的平面

Claims (19)

1.一种电动辅助驱动器，特别是擦拭器驱动器，具有电马达(2)和下游的齿轮装置(3、3a)，该齿轮装置形成辅助驱动器的输出轴(4)，所述齿轮装置具有在电马达(2)和输出轴(4)之间的传动系中依次布置的至少两个齿轮级(13、13a、17、17a)，其中，一个第一齿轮级(13、13a)以蜗轮蜗杆式传动装置的方式设计，该蜗轮蜗杆式传动装置包括蜗杆(7.1)和以与该蜗杆互相配合的蜗轮式齿轮元件(12、12a)，
其特征在于，设置在传动系中的至少一个第二齿轮级(17、17a)被以齿轮系的方式设计。
2.如权利要求1所述的辅助驱动器，其特征在于，第二齿轮级被设置在第一齿轮级(13、13a)和输出轴(4)之间的传动系中。
3.如权利要求1或2所述的辅助驱动器，其特征在于，第二齿轮级(17)包括两个齿轮元件(12a、15、16)。
4.如权利要求3所述的辅助驱动器，其特征在于，第二齿轮级(17、17a)的一个齿轮元件(16)被布置在输出轴(4)上。
5.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第一齿轮级(13)的蜗轮式齿轮元件(12)和第二齿轮级(17)的齿缘轮式齿轮元件(15)彼此至少传动地连接且绕齿轮装置壳体(11)中的共用轴线(14)被可旋转地安装。
6.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第一齿轮级(13、13a)的蜗轮式齿轮元件(12、12a)同时还是第二齿轮级(17、17a)的齿轮元件，且为此目的被设计在用于与蜗杆(7.1)互相配合的第一部分(12.1、12a.1)上和在用于与第二齿轮级(17、17a)的齿轮元件(16)互相配合的至少第二部分(15、12a.2)上。
7.如权利要求6所述的辅助驱动器，其特征在于，所述第一齿轮级(13)的蜗轮式齿轮元件(12)和第二齿轮级(17)的沿前述齿轮元件的相同轴线布置的齿缘轮式齿轮元件(15)被制造连接以形成单元或一个件。
8.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第一齿轮级(13)的蜗轮式齿轮元件(12)和第二齿轮级(17)的传动地连接到前述齿轮元件的齿轮元件(15)或蜗轮式齿轮元件(12a)的第一部分(12.1、12a.1)和第二部分(15、12a.2)具有不同的直径或半径，例如以蜗轮式齿轮元件(12)具有的直径或半径比第二齿轮级的沿与该齿轮元件(12)同轴线布置的齿轮元件(15)大的方式，或以蜗轮式齿轮元件(12a)的第一部分(12a.1)具有的直径或半径比第二部分(12a.2)大的方式。
9.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第二齿轮级(17)的齿轮比小于1，且优选地在0.6至0.7的范围内。
10.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第一和/或第二齿轮级(13a、17、17a)的至少一个齿轮元件(12a、16)设计为扇形形状。
11.如权利要求10所述的辅助驱动器，其特征在于，第一齿轮级(13a)的与蜗杆(7.1)互相配合的齿轮元件(12a)和/或设置在第二齿轮级(17)的输出部处的齿轮元件(16)和/或第二齿轮级(17a)的与在该齿轮级(17a)的输出部处的齿轮元件(16)互相配合的齿轮元件(12a)被设计为扇形形状。
12.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，将输出轴(4)的换向枢转或旋转设计为周期性地改变电马达(2)和电马达(2)的轴(7)的旋转方向。
13.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，蜗轮式齿轮元件(12、12a)的轴线被布置为平行于输出轴(4)的轴线且与该轴线相距一间隔，且在于，第一齿轮级(13、13a)的蜗杆(7.1)或电马达(2)的电枢轴(7)的具有该蜗杆(7.1)的部分长度被布置在输出轴(4)或用于输出轴(4)的形成在齿轮装置壳体(11)上的轴承部分(11.1.1)和第一齿轮级(13、13a)的蜗轮式齿轮元件(12、12a)之间。
14.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第一齿轮级(13、13a)的蜗杆(7.1)或电枢轴(7)的具有该蜗杆的部分长度沿其纵向平面取向，该纵向平面垂直或基本上垂直于包括输出轴(4)的轴线以及第一齿轮级(13、13a)的蜗轮式齿轮元件(12、12a)的轴线的平面(E)。
15.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，在第二齿轮级(17、17a)的齿轮元件上，优选地在第二齿轮级(17、17a)的布置在输出轴(4)上的齿轮元件(16)上，至少一个止挡件(18)被设置为，在换向辅助驱动器的马达控制单元(2.1)失灵或故障的情况下，通过撞击设置在齿轮装置壳体(10)上的至少一个优选具有弹性的相对表面(19)，强制地结束输出轴(4)的枢转运动。
16.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，第二齿轮级(17)的齿轮元件(16)部分地重叠第一齿轮级(13)的蜗轮式齿轮元件(12)。
17.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，输出轴(4)以及第一齿轮级(13、13a)的蜗轮式齿轮元件(12、12a)和第二齿轮级(17、17a)的齿轮元件(12a、15、16)被安装在槽形或半壳形设计的齿轮装置壳体(11)的基部(11.1)上。
18.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，在齿轮元件(15)上，例如在第二齿轮级(17)的沿与蜗轮式齿轮元件(12)相同轴线布置的齿轮元件(15)上，与电气或电子马达控制单元(2.1)互相作用的至少一个控制元件被设置用于取决于齿轮元件(15)的旋转或枢转位置而控制电马达(2)，例如以永磁体(21)的形式和/或以永磁体装置的形式和/或控制凸轮和/或曲线的形式。
19.如上述权利要求之一所述的辅助驱动器，其特征在于，马达壳体(11)在其与壳体基部(11.1)相对的壳体侧上通过壳体盖(20)封闭，且电气或电子马达控制单元(2.1)被设置在壳体盖(20)上。
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