CN109737192A - 一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，包括齿轮A100与配对啮合的齿轮B200，齿轮A100通过摇臂600与齿轮B200连接，摇臂600的一端通过摆轴500固定在齿轮A100的齿轮定位孔A103上，摇臂600另一端通过定位轴B400固定在齿轮B200上的齿轮定位孔C204上；齿轮B200的另一端齿轮定位孔B201上有定位轴A300；摇臂600穿过摆轴500的一端上有垫圈700，摆轴500轴心定位在电机减速器壳体内。本发明的齿轮组件体积得以缩小，相应的四极电机的体积与重量也得到了优化，降低了电机的内耗，同时使两种齿轮啮合的定位方式更加可靠，对齿轮渐开线齿廓的完整性保护性更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，该齿轮组件应用在曲柄摇杆机构中不仅适合于雨刮电机，也适用于其它电机。
背景技术
现有的后雨刮电机齿轮组件以金属材质为主，在所有电机零部件中体积与重量占比大，参数优化复杂，难以实现轻量化，导致电机体积与重量缩小困难，无法达到节能降耗的目的。另外该齿轮组件分不含定位设计与包含定位设计的两种，第一种是没有进行定位设计的齿轮，第二种是进行了定位设计的齿轮；没有进行定位设计的齿轮在装配使用中可能会出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象。第二种具备定位功能的齿轮是在齿轮啮合的极限位置通过对其中一个齿轮的两侧最边缘齿设计一个凸点，或者将最边缘位置上齿的齿厚做厚，使两个原本自由配合的齿轮在转动中无法超出到齿两侧的极限位置，以确保齿轮的装配使用中不会出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象，但这两种定位方式都是以齿轮的侧面渐开线为定位点，这样的定位方式一是会导致齿轮的渐开线齿廓受损，二是影响齿轮的美观。此外，常规的设计中，齿轮的非啮合区域外圆到内孔壁的径向厚度与含齿型区域齿根到内孔壁的径向厚度是一致的，该设计无法保证非啮合区域与齿型区域具备一样的强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，该齿轮组件对齿轮A与配对齿轮B及其摇臂的参数设计进行了改进，使该齿轮组件的运行参数更加合理，使该齿轮组件的体积得以缩小，相应的四极电机的体积与重量也得到了优化，降低了电机的内耗，同时使两种齿轮啮合的定位方式更加可靠，对齿轮渐开线齿廓的完整性保护性更好，非啮合区域的外圆径向厚度与增高后的齿根保持同等半径；使齿轮组件装配定位的精准性增高，使边缘齿形的具备有完整性同时使两处换向位置的齿轮齿根强度变高、增加非啮合区域的强度。
本发明的技术方案：
一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，包括齿轮A100与配对啮合的齿轮B200，齿轮A100包括两侧加高的定位齿根101、增厚的非啮合区域102、齿轮定位孔A103、齿根倒角A104、齿顶倒角A105；
齿轮B200包括齿轮定位孔B201、齿轮窄边设计的齿轮柄202、柄与齿轮连接区域的倒角203、齿轮定位孔C204、柄与定位轴圈连接区域的倒角205以及齿顶倒角B206与齿根倒角B207；
齿轮A100通过摇臂600与齿轮B200连接，摇臂600的一端通过摆轴500固定在齿轮A100的齿轮定位孔A103上，摇臂600另一端通过定位轴B400固定在齿轮B200上的齿轮定位孔C204上；齿轮B200 的另一端齿轮定位孔B201上有定位轴A300；摇臂600穿过摆轴500 的一端上有垫圈700，摆轴500轴心定位在电机减速器壳体内。
所述定位轴A300与齿轮B200的定位孔是过盈配合，定位轴B400 与齿轮B200的定位孔是间隙配合。
所述定位轴B400与摇臂600的定位孔是过盈配合，摇臂600的定位孔与摆轴500是间隙配合。
所述摆轴500与齿轮A100的定位孔是过盈配合，摆轴500与垫圈700的内孔是间隙配合。
所述与齿轮配对的摇臂600，两侧收窄1～3mm，对应齿轮啮合的区域设计圆孔，孔径大小为φ2～φ5mm。
所述齿轮A100的齿根外圆与非啮合区的等外径。
电机开启时，电机蜗杆带动蜗轮旋转，定位轴A300伸出的部分插入蜗轮端面上的一个定位孔，定位轴A300绕着蜗轮轴心做旋转运动，推动齿轮B200与齿轮A100进行啮合，由于摇臂600对两个齿轮定位孔中心距的限定，齿轮B200的驱动力使齿轮A100绕着其固联摆轴500的轴心产生旋转摆动，从而驱动摆轴500产生同步的旋转摆动。
本发明原理：定位轴A300绕某个轴心发生圆周运动，驱使与定位轴A300固联的齿轮B 200与齿轮A100发生啮合，齿轮A100的轴心通过限位不产生侧移，故而从动齿轮A100在主动齿轮B200的驱动下产生绕摆轴500轴心的旋转的往复运动。
当摆轴500顺时针转动时，可以看成是齿轮A 100在绕着齿轮 B200的齿圈轴心进行顺时针的滚动啮合，当齿轮A100运动到顺时针极限位置时，齿轮A100边缘的加高齿根会提前接触齿轮B200内侧边缘齿的齿顶，阻碍齿轮的运动，有效的防止出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象，摇臂600的圆孔及时排出挤压的油脂，避免了油压阻力。
当摆轴500逆时针转动时，可以看成是齿轮A100在绕着齿轮B200 的齿圈轴心进行逆时针的滚动啮合，当齿轮A100运动到逆时针极限位置时，齿轮A100边缘的加高齿根会提前接触齿轮B200外侧边缘齿的齿顶，阻碍齿轮的运动，有效的防止出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象，摇臂600的圆孔及时排出挤压的油脂，避免了油压阻力。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明具有以下特点：
1、加高的定位齿根是实现齿轮定位的主要功能结构，其作用不光是能保证齿轮在运动中不出现啮合分离，同时在一定程度上也加强齿轮A的零件强度。
2、增厚的非啮合区域在外径上保持了与齿根一样的外径，维持了齿轮A的整体美观性，同样也加强了齿轮A的零件强度。
3、齿轮定位孔A的作用是将齿轮A固定在摆轴上，通过定位孔与摆轴的过盈配合，使摆轴与齿轮A实现同步运动。
4、齿根倒角A用以增强齿轮A的齿根强度。
5、齿顶倒角A避免了齿轮A与齿轮B的啮合中出现齿尖部位的干涉。
6、齿轮定位孔B与定位轴A间隙配合，使定位轴A能驱动齿轮 B进行运动。
7、窄边设计的齿轮柄能在一定程度上减轻齿轮B的重量，实现产品轻量化。
8、柄与齿轮连接区域的倒角是齿轮柄与齿轮齿圈连接区域的倒角。增加齿轮齿圈的强度。
9、齿轮定位孔C将齿轮B与定位轴B间隙配合使得齿轮B在运动过程中始终保持与齿轮A的中心距不变。
10、柄与定位轴圈连接区域的倒角是齿轮柄与定位轴圈连接区域的倒角，用来增强齿轮B200定位轴圈的强度。
11、齿顶倒角B避免了齿轮B与齿轮A的啮合中出现齿尖部位的干涉。
12、齿根倒角B用以增强齿轮B的齿根强度。
13、与齿轮配对的摇臂两侧收窄，在满足其强度的前提下实现机构的轻量化与美观，摇臂对应齿轮啮合的区域设计圆孔，避免啮合时，形成密闭空间出现油压阻力，也有利于长时间磨合时及时排出废屑与油脂的泥状混合物。
附图说明
图1是本发明的齿轮组件示意图；
图2是齿轮A的示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是齿轮B的示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是齿轮运动过程中一种极限位置定位示意图(齿轮A顺时针转动)；
图7是齿轮运动过程中一种极限位置定位示意图(齿轮A逆时针转动)；
图8是齿轮摇臂示意图；
图9是齿轮A非啮合区域外圆与边缘齿根等半径设计示意图；
图10是本发明运动演示图；
图11是本发明的使用状态参考图；
图12是本发明参数示意图。
图中标记：
100、齿轮A，200、齿轮B，300、定位轴A，400、定位轴B，500、摆轴，600、摇臂，700、垫圈。
定位齿根101，增厚的非啮合区域102，齿轮定位孔A103，齿根倒角 A104，齿顶倒角A105；
齿轮定位孔B201，齿轮窄边设计的齿轮柄202，柄与齿轮连接区域的倒角203，齿轮定位孔C204，柄与定位轴圈连接区域的倒角205，齿顶倒角B206，齿根倒角B207。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本阀门提出的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参见图1-9,一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，包括齿轮 A100与配对啮合的齿轮B200，齿轮A100包括两侧加高的定位齿根 101、增厚的非啮合区域102、齿轮定位孔A103、齿根倒角A104、齿顶倒角A105；
齿轮B200包括齿轮定位孔B201、齿轮窄边设计的齿轮柄202、柄与齿轮连接区域的倒角203、齿轮定位孔C204、柄与定位轴圈连接区域的倒角205以及齿顶倒角B206与齿根倒角B207；
齿轮A100通过摇臂600与齿轮B200连接，摇臂600的一端通过摆轴500固定在齿轮A100的齿轮定位孔A103上，摇臂600另一端通过定位轴B400固定在齿轮B200上的齿轮定位孔C204上；齿轮B200 的另一端齿轮定位孔B201上有定位轴A300；摇臂600穿过摆轴500 的一端上有垫圈700，摆轴500轴心定位在电机减速器壳体内。
所述定位轴A300与齿轮B200的定位孔是过盈配合，定位轴B400 与齿轮B200的定位孔是间隙配合。
所述定位轴B400与摇臂600的定位孔是过盈配合，摇臂600的定位孔与摆轴500是间隙配合。
所述摆轴500与齿轮A100的定位孔是过盈配合，摆轴500与垫圈700的内孔是间隙配合。
所述与齿轮配对的摇臂600两侧收窄1～3mm，对应齿轮啮合的区域设计圆孔，孔径大小为φ2～φ5mm。
所述齿轮A100的齿根外圆与非啮合区的等外径。
电机开启时，电机蜗杆带动蜗轮旋转，定位轴A300伸出的部分插入蜗轮端面上的一个定位孔，定位轴A300绕着蜗轮轴心做旋转运动，推动齿轮B200与齿轮A100进行啮合，由于摇臂600对两个齿轮定位孔中心距的限定，齿轮B200的驱动力使齿轮A100绕着其固联摆轴500的轴心产生旋转摆动，从而驱动摆轴500产生同步的旋转摆动。
如图10-12，本发明原理：定位轴A300绕某个轴心发生圆周运动，驱使与定位轴A300固联的齿轮B 200与齿轮A100发生啮合，齿轮A100的轴心通过限位不产生侧移，故而从动齿轮A100在主动齿轮 B200的驱动下产生绕摆轴500轴心的旋转的往复运动。
当摆轴500顺时针转动时，可以看成是齿轮A100在绕着齿轮 B200的齿圈轴心进行顺时针的滚动啮合，当齿轮A100运动到顺时针极限位置时，齿轮A100边缘的加高齿根会提前接触齿轮B200内侧边缘齿的齿顶，阻碍齿轮的运动，有效的防止出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象，摇臂600的圆孔及时排出挤压的油脂，避免了油压阻力。
当摆轴500逆时针转动时，可以看成是齿轮A100在绕着齿轮B200 的齿圈轴心进行逆时针的滚动啮合，当齿轮A100运动到逆时针极限位置时，齿轮A100边缘的加高齿根会提前接触齿轮B200外侧边缘齿的齿顶，阻碍齿轮的运动，有效的防止出现齿轮啮合分离、二次装配出现错位等不良现象，摇臂600的圆孔及时排出挤压的油脂，避免了油压阻力。
本发明的齿轮组件在四极的后雨刮电机中，能满足该雨刮电机的输出摆角。如图12所示，本发明的参数，包括组件支点距离a，曲柄r，齿轮B200的长度c，齿轮100与齿轮200的中心距b，齿轮A100 全齿数Z2与齿轮B200全齿数Z1之间，存在着摆轴500的输出摆角β＝(θy-θx)×Z1÷Z2+(εx-εy) 的关系，θx、θy表示齿轮200与摇臂600的夹角在摆轴500运动到极限位置时的最小值与最大值。
其中：
εx＝acos[(b^2+k′^2-c^2)÷2bk′]+acos[(a^2+k′^2-r^2)÷2ak′]
εy＝acos[(b^2+k″^2-c^2)÷2bk″]+acos[(a^2+k″^2-r^2)÷2ak″]
k′与k″分别为两处极限摆角时组件对角线距离k的瞬时值
其中k′代表摆轴500顺时针旋转至极限位置，即将换向时k的瞬时值， k″代表摆轴500逆时针旋转至极限位置，即将换向时k的瞬时值。
a取值范围是36～48mm；
r取值范围是12～15mm；
b取值范围是26～31mm；
c取值范围是28～41mm；
Z1取值范围是16～18；
Z2取值范围是9～10。
表格1是关于该组件参数实施方式的特例一览表，其中Z1表示齿轮B200的全齿数，Z2表示齿轮A100的全齿数，摆角β表示摆轴 500的极限转角。
表格1
本发明对齿轮A与配对齿轮B及其摇臂的参数设计进行了改进，使该齿轮组件的运行参数更加合理，使该齿轮组件的体积得以缩小，相应的四极电机的体积与重量也得到了优化，降低了电机的内耗，同时使两种齿轮啮合的定位方式更加可靠，对齿轮渐开线齿廓的完整性保护性更好，非啮合区域的外圆径向厚度与增高后的齿根保持同等半径；使齿轮组件装配定位的精准性增高，使边缘齿形的具备有完整性同时使两处换向位置的齿轮齿根强度变高、增加非啮合区域的强度。其中的齿轮A与配对啮合的齿轮B可以配合使用，齿轮A也可以与本专利以外的齿轮配合使用；同样，齿轮B也可以与本专利以外的齿轮配合使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：包括齿轮A100与配对啮合的齿轮B200，齿轮A100包括两侧加高的定位齿根101、增厚的非啮合区域102、齿轮定位孔A103、齿根倒角A104、齿顶倒角A105；
齿轮B200包括齿轮定位孔B201、齿轮窄边设计的齿轮柄202、柄与齿轮连接区域的倒角203、齿轮定位孔C204、柄与定位轴圈连接区域的倒角205以及齿顶倒角B206与齿根倒角B207；
齿轮A100通过摇臂600与齿轮B200连接，摇臂600的一端通过摆轴500固定在齿轮A100的齿轮定位孔A103上，摇臂600另一端通过定位轴B400固定在齿轮B200上的齿轮定位孔C204上；齿轮B200的另一端齿轮定位孔B201上有定位轴A300；摇臂600穿过摆轴500的一端上有垫圈700，摆轴500轴心定位在电机减速器壳体内。
2.如权利要求1所述的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：所述定位轴A300与齿轮B200的定位孔是过盈配合，定位轴B400与齿轮B200的定位孔是间隙配合。
3.如权利要求1所述的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：所述定位轴B400与摇臂600的定位孔是过盈配合，摇臂600的定位孔与摆轴500是间隙配合。
4.如权利要求1所述的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：所述摆轴500与齿轮A100的定位孔是过盈配合，摆轴500与垫圈700的内孔是间隙配合。
5.如权利要求1所述的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：所述与齿轮配对的摇臂600两侧收窄1～3mm，对应齿轮啮合的区域设有圆孔，孔径大小为φ2～φ5mm。
6.如权利要求1所述的一种四极小体积后雨刮电机的齿轮组件，其特征在于：所述齿轮A100的齿根外圆与非啮合区等外径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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