CN106364455B - 输出元件，包括其的机动化装置和制造输出元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动机动车辆中的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置(1)的输出元件(15；151)，包括输出轴(17；171)和与该输出轴(17；171)集成并同轴的齿轮(40)，其特征在于，该输出轴(17；171)由塑料材料制成，并且在于，该输出元件(15；151)包括金属插入件(16；161；162；163)，所述输出轴(17；171)的塑料材料部分地包模在该金属插入件(16；161；162；163)上，露出从输出轴(17；171)的端部突出的插入头(25；251)，该插入头意图连接风挡擦拭器元件，以便驱动该风挡擦拭器元件旋转。本发明还涉及一种机动化装置(1)和用于制造输出元件(15；151)的方法。

Description

输出元件，包括其的机动化装置和制造输出元件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动化装置的输出元件，和用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置。本发明还涉及一种用于制造机动化装置的输出元件的方法。

背景技术

用于驱动风挡擦拭器臂的一些机动化装置包括通过马达驱动的前导轴，该前导轴具有与齿轮接合的蜗杆，该齿轮与后轴集成。

齿轮被安装在由钢制成的后轴的第一端部上。后轴的第二端部通常携带曲柄（例如压配合然后卡锁）或擦拭器刮片驱动单元。

本发明的目的之一是提出对用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的已知机动化装置的一种替代。

发明内容

为此，本发明的目的是用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置的输出元件，其包括输出轴和与该输出轴集成并同轴的齿轮，其特征在于，输出轴由塑料材料制成，并且在于，该输出元件包括金属插入件，输出轴的塑料材料部分地包模在金属插入件上，露出从输出轴的端部突出的插入头，该插入头意图连接至风挡擦拭器元件，以便驱动该风挡擦拭器元件旋转。

由塑料材料制造输出轴显著减少了机动化装置的重量，而不增加这种装置的制造成本，该重量减少高达总重量的约50％。

另外，在输出轴的端部处的金属插入件开口允许在机动化装置的驱动输出处保留金属对金属的配合。这种金属配合可证明是至关重要的，尤其是对于曲柄与小尺寸开口的强制安装，诸如10 mm量级的开口。

另外，输出轴可以容易地适于与被驱动旋转的擦拭器臂的元件的不同互补形式配合。为此，在生产过程中，在金属插入件被用输出轴的塑料材料包模之前，修改所述插入头的形状是足够的。通过这种方式，诸如曲柄或风挡擦拭器臂的风挡擦拭器元件可使用与已经存在的方法相同生产方法组装。

根据单独或组合采用的、输出元件的一个或多个特征：

输出轴的塑料材料被包模在其上的金属插入件的内部部分具有周缘径向凸起和凹进，

内部部分的周缘径向凸起和凹进由轴向花键形成，

内部部分的周缘径向凸起和凹进由至少两个径向凸角形成，

金属插入件由轴向结合在一起的两个分立部分制成，第一部分承载插入头，而第二部分承载内部部分，

输出轴的塑料材料包括塑料基质和增强纤维，

齿轮由塑料材料制成，并且齿轮的塑料材料与输出轴的塑料材料不同；这使得输出元件的机械强度能够被优化，同时限制其成本和机动化装置的重量，

齿轮由塑料材料制成，并且齿轮的塑料材料包模在输出轴上，

输出轴具有径向基部，齿轮的塑料材料包模在所述径向基部上，

径向基部包括至少一个轴向孔和/或周缘径向凸起和凹进。由此，在包模过程中，齿轮的塑料材料变得接合在径向基部的孔中，增强齿轮与输出轴的相互支撑。这允许来自电动马达的转矩（包括大幅值的转矩）传递到要被驱动旋转的元件。

输出轴是中空的，并且在与部分地接收金属插入件的端部相对的端部处开口。中空、端部开口的输出轴允许中间柄（counterhold）工具的通过，在安装机动化装置的过程中，该中间柄工具抵靠金属插入件的端部使用。

插入头具有带直滚花的圆柱形形状，

插入头具有截头锥形部分，其上布置有带螺纹的圆柱形部分。

本发明还涉及一种用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置，其特征在于，它包括上述输出元件。

本发明还涉及一种用于制造上述输出元件的方法，其特征在于，它包括一个步骤，在该步骤的过程中，塑料材料被包模在金属插入件的内部部分上，以便形成至少一个输出轴。

该制造方法可包括一个步骤，在该步骤的过程中，塑料材料被包模在输出轴上，以便形成齿轮。

根据本发明的一个特征，输出轴的塑料材料和齿轮的塑料材料可以是共注射的。

附图说明

另外的优点和特点将通过阅读本发明的非限制性示例实施例的描述并且从附图而显现，在附图中：

图1示出了机动化装置的元件的示意图，

图2示出了图1中的机动化装置的输出元件的第一实施例的透视图，所述输出元件特别地包括结合在一起的插入件和输出轴;

图3示出了图2的输出元件的输出轴的第一变体的透视图，该输出轴的主体以透明方式示出，

图4示出了金属插入件的第一变体的透视图，该金属插入件配置成与图3的输出轴的第一变体配合，以形成图2的输出元件，

图5示出了图2的输出元件的输出轴的第二变体的透视图，该输出轴的主体以透明方式示出，

图6示出了金属插入件的第二变体的透视图，该金属插入件配置成与图5的输出轴的第二变体配合，以形成图2的输出元件，

图7a示出了图6的金属插入件的第一部分，

图7b示出了图6的金属插入件的第二部分，

图8示出了输出元件的第二实施例的透视图，

图9示出了根据第三变体的金属插入件的透视图，该金属插入件被配置为装配到根据第二实施例的输出元件，以及

图10示出了根据第四变体的金属插入件的透视图，该金属插入件被配置为装配到根据第二实施例的输出元件。

在附图中，相同或相似的元件具有相同的参考编号。

具体实施方式

以下的实施方式是示例性的。尽管该描述参考一个或多个实施例，但这并不一定意味着每次参考涉及相同的实施例，或者该特征仅施加于单个实施例。各种实施例的单独特征也可以被组合，以产生其他实施例。

参照图1，我们看到用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置1，诸如用于驱动在风挡的驾驶员一侧和乘客一侧的擦拭器臂。

机动化装置1包括容纳在壳体（未示出）内的电动马达10。马达10通常包括定子和转子，它的从转子突出的前导轴14承载蜗杆（endless screw）14a。

机动化装置1还包括输出元件15，该输出元件15包括与齿轮40固定在一起旋转的输出轴17，齿轮40的输出齿41与蜗杆14a啮合。

根据另一实施例（未示出），所述机动化装置1在前导轴14与输出元件15之间包括齿轮传动的旋转转换元件，例如产生机械减速。

输出轴17由塑料材料制成。

输出元件15还包括金属插入件16，其布置在输出轴的与齿轮相对的轴向端部处。

如可从图2中更好地看到的，输出轴17的塑料材料部分地包模在金属插入件16上，露出插入头25。从输出轴17突出的插入头25意在连接到要被驱动旋转的擦拭器元件，诸如擦拭器机构的传动装置的曲柄（或杆），或诸如擦拭器臂的头部（未示出）。

由塑料材料制成输出轴17允许显著减少机动化装置1的重量，而不增加其成本。另外，在输出轴17的端部处的金属插入件16开口允许在机动化装置1的驱动输出端处保留金属对金属的配合。这种金属配合可能证明是至关重要的，尤其是对于曲柄与小尺寸开口的强制安装，诸如10 mm量级的开口。另外，输出元件15可以容易地适于与要被驱动旋转的擦拭器臂元件的不同互补形式配合。为此，在生产过程中，在用输出轴17的塑料材料包模在金属插入件16上之前，修改所述插入头25的形状是足够的。由此，诸如曲柄或擦拭器臂的风挡擦拭器元件可使用与已经存在的安装步骤相同的安装步骤组装。

输出轴17的塑料材料可以包括一种或多种不同的塑料。塑料材料可以包括用增强纤维增强的塑料基质，诸如非金属纤维，诸如碳纤维、玻璃或芳族聚酰胺纤维（aramidefibre）。通过这样的方式，输出轴17的刚性和强度都被增加。

出于减少装置的重量的目的，齿轮40也可以由塑料材料制成。

然后，通过齿轮40形成的齿轴和输出轴17可以制成单个部件，该单个部件由相同塑料材料制成，或者如以上已经描述，由几种不同的塑料材料或由纤维增强塑料基质制成。

可替代地，可以设置，齿轮40的塑料材料被包模在输出轴17上。

为此，在生产输出元件15的过程中，齿轴由通过在输出轴17上包模塑料材料以形成齿轮40而形成。这种包模可使用输出轴作为插入件而执行，或者如果塑料材料的不同注射温度允许的话，通过输出轴17和齿轮40的塑性材料的共注射而执行。

齿轮40的材料可以包括一种或多种不同的塑料，其类型可以不同于输出轴17的一种或多种塑料材料。

例如，齿轮40通过聚甲醛或POM提供。这种塑料材料具有良好的柔性特性和良好的摩擦系数。

齿轮40的塑料材料在输出轴17上的包模允许对齿轮40和输出轴17给予不同的特性，这使得输出元件15的机械强度能够被优化，同时限制其成本和机动化装置1的重量。

因此，例如，齿轴可以在输出轴17处比在齿轮40处更加刚性。齿轮40可以具有一定的柔性，以便与机动化装置1的金属蜗杆14a接合。但是，所述输出轴17可以具有较大的强度，以便抵抗气象（meteorological）应力，特别是涉及到大气的盐度或湿度的气象应力。

另外，输出轴17可具有径向基部18，齿轮40的塑料材料包模在所述径向基部18上。

径向基部18大致为盘形（图3和5），并且完全被齿轮40的塑料材料包模（图2）。

径向基部18的直径例如位于齿轮40的直径的1/3至2/3，诸如是齿轮40的直径的一半的量级。径向基部18的厚度例如位于齿轮40的厚度的1/3至2/3，诸如是齿轮40的厚度的一半的量级。

径向基部18可还包括一个或多个轴向孔19，例如八个孔19，所述孔可以围绕输出轴17的轴线规则地分布在径向基部18中。由此，在包模过程中，齿轮40的塑料材料变得接合在径向基部18的孔19中，增强齿轮40与输出轴17的相互连接。这允许来自电动马达10的转矩（包括大幅值的转矩）传递到要被驱动旋转的元件。

径向基部18还可包括周缘径向凸起和凹进，诸如槽纹面21，其通过连续的、周缘的和平行的花键形成。在包模过程中，周缘形状还允许齿轮40的塑料材料在输出轴17上的更好附着。

金属插入件16包括插入头25和内部部分26，它们布置在彼此的延伸部中并且在同一轴线上对准。插入部分25和内部部分26在这个示例中具有相同的长度。

该金属插入件16可以是由单件制成的，或者是由结合在一起的两件制成的。

如上所述，插入头25被配置成与驱动器件配合，所述驱动器件与擦拭器刮片相关联。内部部分26被容纳在输出轴的内部，以保证插入件16与齿轴的牢固固定。

金属插入件16的内部部分26（输出轴17的塑料材料被包模在其上）具有周缘径向凸起和凹进。由此，内部部分26的径向周缘形状允许输出轴17的塑料材料在它被包模在金属插入件16上时更好地附着。这保证了装配的结合力，允许转矩从电动马达10传递到要被驱动旋转的元件。

该金属插入件的第一变型实施例在图3和4中示出。

内部部分26的周缘径向凸起和凹进由周缘轴向花键27形成，所述花键是基本上相互平行的。内部部分26则具有带直滚花的大致圆柱形形状。

内部部分26还可以具有至少一个环形槽28，例如布置在轴向花键27的中间。

插入头25具有截头锥形部分29，其上布置有带螺纹的圆柱形部分31。截头锥形部分29意图与擦拭器臂或曲柄的头部的互补空腔配合。螺母则夹紧在带螺纹的圆柱形部分31上。

输出轴17具有至少在部分地接收金属插入件16的轴向端33处开口的中空形式，以便形成用于内部部分26的壳体。该壳体具有对应于内部部分的周缘形状和凸起的形状和凸起。当输出轴被包模在插入件上时，该壳体围绕内部部分26产生。材料变得沉积在环形槽28中，且增强了输出轴围绕插入件的接合。

图5、图6、图7a和7b示出了插入件和输出轴的第二变型实施例。

内部部分261具有由至少两个径向凸台34形成的周缘径向凸起和凹进，例如围绕内部部分261的周缘规则地间隔开且轴向延伸的四个径向凸台。

允许包模塑料材料的粘合性的其他径向周缘形状（未示出）当然可以用于内部部分。例如，该内部部分具有TORX®类型的六点星形形状的横截面。

另外，在本示例中，金属插入件161由轴向结合在一起的单独部分制成。第一部分（图7a）承载插入头25，而第二部分（图7b）承载内部部分261。

第一和第二部分可具有互补的结合器件35A、35B，诸如轴向延伸并且允许相互定位的柱35a和互补孔35b。例如，可以设置，柱具有外螺纹而互补孔具有内螺纹。

从生产的角度看，两部分式金属插入件161允许内部部分261对不同类型的金属插入件共用。则简单地改变插入头25以使机动化装置1适合是足够的。由此，齿轴和插入件的内部部分的生产可以是标准化的，这降低了生产成本。

应该注意的是，在该第二实施例变体中，金属插入件161具有内部部分261，所述内部部分261例如比插入头25短。

在图8至10中示出的输出元件的第二个实施例与前述实施例的不同在于，所述插入件头251是不同的。

插入头251具有带直滚花的大致圆柱形形状，所述滚花有基本上是相互平行的周缘轴向凹槽和肋36。带直滚花的圆柱形形状意图插入在擦拭器机构的传动装置的臂或曲柄的头部的互补孔中。曲柄或臂由此可以被压配，然后卡锁（snap-lock）到所述插入头251上。

在这里，也可以再一次提供插入件的至少两个变型实施例。图9所示的第三个变体具有与上面描述的插入件第二变体的内部部分类似的内部部分261，以及带直滚花的大致圆柱形形状的插入头251。在图10所示的第四变体中，金属插入件163具有带直滚花的大致圆柱形形式的相同插入头251，以及带直滚花的大致圆柱形形式的内部部分26，如在第一实施例变体中所描述的那样，该直滚花具有至少一个环形槽28。

如上所述，输出轴17至少在接收金属插入件内部部分的部分上是中空的。如图所示，可以设置，输出轴在输出轴的整个长度上是中空的，以呈现经由出口孔在径向基座18处开口的壳体32。在其整个长度上中空的这样的输出轴17允许中间柄（counterhold）工具的通过，在安装机动化装置1的过程中，该中间柄工具抵靠金属插入件16的端部使用。

在上述描述中，输出轴被包模在插入件的内部部分上，并且齿轮被包模在所述输出轴上。应该理解的是，在获得根据本发明的输出元件的过程中，也能够在通过输出轴的材料包模插入件的步骤之后或之前执行通过齿轮的材料包模输出轴的步骤，使得能够将齿轮包模到由输出轴和插入形成的组件上，或将齿轴作为整体（即齿轮和输出轴）包模到插入件的内部部分上，而不脱离本发明的上下文。

Claims (18)

1.一种用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置（1）的输出元件（15；151），包括输出轴（17；171）和与该输出轴（17；171）集成并同轴的齿轮（40），其特征在于，该输出轴（17；171）由塑料材料制成，并且在于，该输出元件（15；151）包括金属插入件（16；161；162；163），所述输出轴（17；171）的塑料材料部分地包模在该金属插入件（16；161；162；163）上，露出从输出轴（17；171）的端部突出的插入头（25；251），该插入头意图连接至风挡擦拭器元件，以驱动该风挡擦拭器元件旋转。

2.根据权利要求1所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述金属插入件（16；161；162；163）包括所述插入头（25；251）和内部部分（26；261），所述输出轴（17；171）的塑料材料包模在该内部部分上。

3.根据权利要求2所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述内部部分（26；261）具有周缘径向凸起和凹进。

4.根据权利要求3所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述内部部分（26）的周缘径向凸起和凹进通过轴向花键（27）形成。

5.根据权利要求3所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述内部部分（261）的周缘径向凸起和凹进通过至少两个径向凸台（34）形成。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述金属插入件（16；161；162；163）由轴向地结合在一起的两个分立部分制成，第一部分承载所述插入头（25；251），而第二部分承载所述内部部分（26；261）。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述输出轴（17；171）的塑料材料包括塑料基质和增强纤维。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述齿轮（40）由塑料材料制成，并且在于，所述齿轮（40）的塑料材料与输出轴（17；171）的塑料材料不同。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述齿轮（40）由塑料材料制成，并且在于，所述齿轮（40）的塑料材料包模在输出轴（17；171）上。

10.根据权利要求9所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述输出轴（17；171）具有径向基部（18），所述齿轮（40）的塑料材料包模在该径向基部（18）上。

11.根据权利要求10所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述径向基部（18）包括至少一个轴向孔（19）和/或周缘径向凸起和凹进。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述输出轴（17；171）是中空的，并且在与部分地接收所述金属插入件（16；161；162；163）的端部（33；331）相对的端部处开口。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述插入头（251）具有带直滚花的圆柱形形状。

14.根据权利要求1至5中的任一项所述的输出元件（15；151），其特征在于，所述插入头（25）具有截头锥形部分（29），其上布置有带螺纹的圆柱形部分（31）。

15.一种用于驱动机动车辆的至少一个风挡擦拭器臂的机动化装置（1），其特征在于，它包括根据前述权利要求中的任一项所述的输出元件（15；151）。

16.一种用于制造根据权利要求1至14中的任一项所述的输出元件（15；151）的制造方法，其特征在于，它包括其中塑料材料被包模在金属插入件（16；161；162；163）的内部部分（26；261）上以形成至少一个输出轴（17；171）的步骤。

17.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，它包括其中塑料材料被包模在所述输出轴（17；171）上以形成齿轮（40）的步骤。

18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述输出轴（17；171）的塑料材料和齿轮（40）的塑料材料是共注射的。

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