CN203027077U - 电枢轴双蜗杆式刮水器电机 - Google Patents
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Abstract
一种电枢轴双蜗杆式刮水器电机，包括电机本体组件、减速箱组件，所述电机本体组件的电枢轴的端部具有螺旋方向相反的双蜗杆结构，在所述减速箱组件的减速箱体内装有与电枢轴上的双蜗杆分别相连的外双联齿轮和内双联齿轮，该外双联齿轮和内双联齿轮通过内齿轮与内齿轮输出轴相连。本实用新型电机传动输出力矩大、相对体形小，并由于传动受力的改善，降低传动消耗、提高传动效率，且减少震动和冲击，显著降低电机的振动和噪音，提高了电机性能和寿命，其通用性强、安装方便，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种刮水器电机。
背景技术
风窗玻璃电动刮水器(简称刮水器)是由刮水器电机驱动、能刮刷清除风窗玻璃外表面上雨水、霜雪和灰尘等物质。带减速装置的刮水器电机通过其输出轴上的曲柄带动由连杆--摇杆组成的连杆机构运动，并带动固定在两输出轴上的左、右刮杆作上下摆动，使安装在左、右刮杆上的橡胶雨刷片作相应的左、右刮刷运动，带减速装置的刮水器电机的传动副为电枢轴蜗杆--斜齿轮，在刮水器作一个周期的往复运动时，电枢轴蜗杆(其端部为单螺旋方式，可称为单蜗杆)会交替受到左、右两方向的轴向力及径向力，并由于电枢轴蜗杆--斜齿轮传动副啮合之间存在间隙，以及蜗杆电枢轴装配定位件之间存在间隙，故在刮水器电机工作时会产生较大震动和冲击，增大了刮水器电机的振动和噪音。
对于一般电机的电枢轴直径小、长度长、刚度小的长径比较大的细长轴结构，需要三个“静不定”轴承支点：即蜗杆端支承、中间支承及铁芯端支承。
本发明提供了一种电枢轴双蜗杆式刮水器电机，提供一级双蜗杆、两级并联传动方式，双蜗杆式电枢轴将没有轴向力和径向力的外力作用，本发明的电枢轴省去上述蜗杆端支承，只需要二个“静定”支点：中间支承及铁芯端支承。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种传动效率高、工作时受到的震动和冲击均较小、产生的噪音较低的电枢轴双蜗杆式刮水器电机。
本发明的目的通过如下技术方案实现：电枢轴双蜗杆式刮水器电机，包括电机本体组件、减速箱组件，其中减速箱组件包括减速箱体、减速箱盖，电机本体组件包括换向器、电枢绕组、电枢铁芯、磁瓦、机壳、电枢轴，所述电机本体组件的电枢轴的端部具有螺旋方向相反的双蜗杆结构，在所述减速箱组件的减速箱体内装有与电枢轴上的双蜗杆分别相连的外双联齿轮和内双联齿轮，该外双联齿轮和内双联齿轮通过内齿轮与内齿轮输出轴相连。
采用本发明后，每对传动副(内、外双联齿轮与内齿轮之间)只承受电机运动输出力矩的一半或电机运动输出力矩将为上述传动副的二倍，由此使该电机传动具有输出力矩大和相对体形小的优点，并由于传动受力的改善，降低传动消耗、提高传动效率，且减少震动和冲击，显著降低电机的振动和噪音，提高了电机性能和寿命。本发明通用性强、安装方便，工作效率高。
附图说明
下面结合附图与实施方式对本发明作进一步的详细描述。
图1为本发明的双蜗杆式电枢轴的结构示意图。
图2为本发明的双蜗杆式电枢轴的法向剖面及加工三针测量图。
图3为本发明的双蜗杆式电枢轴上的各支承点装配图。
图4为本发明电枢轴双蜗杆式刮水器电机的结构示意图。
图5为图4的A-A剖视图。
图6为本发明的双蜗杆式电枢轴传动的运动及电枢轴受力图。
图7为本发明的外双联齿轮的结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图5，本发明电枢轴双蜗杆式刮水器电机，包括电机本体组件、减速箱组件(及线路板组件)，其中减速箱组件包括减速箱体9、减速箱盖22，电机本体组件包括换向器4(即整流子)、电枢绕组7、电枢铁芯6、磁瓦5、机壳21、电枢轴1，所述电机本体组件的电枢轴1的(前)端部具有螺旋方向相反的双蜗杆结构(可称为双蜗杆式电枢轴)，在所述减速箱组件的减速箱体9内(通过双联齿轮轴14，为两件)装有与电枢轴上的双蜗杆分别相连的外双联齿轮10和内双联齿轮15，该外双联齿轮10和内双联齿轮15通过内齿轮13与内齿轮输出轴23相连。
其中，所述双蜗杆式电枢轴1的前端具有左旋蜗杆1A及右旋蜗杆1B，双蜗杆式电枢轴与外双联齿轮10和内双联齿轮15等的组合代替了原电枢轴蜗杆端(前端)的前支承。滚动轴承3和铁芯轴轴承8则分别作为电枢轴1的中部、后端的两个“静定”支承，作为中间支承的滚动轴承7由挡圈2卡住而装在减速箱体9内，并可在电枢轴1上滚动。
如图1所示，电枢轴1上设计有相连的左旋蜗杆1A、右旋蜗杆1B各一条，其中间为对称中心点D(断面中心点)，分别采用加工定位槽1C定位加工，保证其左、右对称。对于50W刮水器电机而言，其双蜗杆式电枢轴1上的左旋蜗杆1A的主要加工位置尺寸为：27±0.1，19±0.015，其右旋蜗杆1B的主要加工位置尺寸为：27±0.1，19±0.015，其加工定位槽1C的主要加工尺寸为：1.6+0.2/0，2+0.25/0。加工时，利用三针测量控制其尺寸。
如图2所示，对于50W刮水器电机而言，其双蜗杆式电枢轴1的左旋蜗杆1A及右旋蜗杆1B主要加工尺寸均为：Φ8+0.003/-0.008(见图1、图2)，齿形角为20°±15′；测量三针25的测量尺寸为9.15+0/-0.08，测量三针25的直径为2.2±0.002。
所述双蜗杆式电枢轴1的前端具有左旋蜗杆1A及右旋蜗杆1B，所述外双联齿轮10由外双联齿轮斜齿轮12(与电枢轴1的右旋蜗杆1B相连)和外双联齿轮直齿轮11(与内齿轮13相连)构成，所述内双联齿轮15由内双联齿轮斜齿轮17(与电枢轴1的左旋蜗杆1A相连)和内双联齿轮直齿轮16(与内齿轮13相连)构成。内、外双联齿轮斜齿轮17、12分置于电枢轴的上、下两侧，形成电枢轴上的一对反向螺旋蜗杆--斜齿轮的传动，使两斜齿轮反作用于电枢轴的轴向力和径向力互相抵消，改善了电枢轴受力状态，降低传动消耗、提高传动效率，特别适合于长径比较大的细长电枢轴结构。
如图4所示，所述机壳21上还装有联结盘18、吊紧片20(及回位片组件19)，放置在对称位置的带有螺纹孔的两吊紧片20，分别插入机壳21的方孔中，在减速箱体9上用螺钉旋入吊紧片并紧固，将减速箱体9、联结盘18和机壳21固定在一起而连接成一整体；该吊紧片20的另一作用在于：用于滚动轴承3(中间支承)的轴的右向轴向定位，该轴的左向轴向定位由减速箱体9的轴承孔台肩承担。当电机工作时，双蜗杆式电枢轴1旋转，电枢轴1上的左旋蜗杆1A和右旋蜗杆1B分别带动分置在电枢轴两侧的内双联齿轮斜齿轮17和外双联齿轮斜齿轮12旋转，再由外双联齿轮直齿轮11和内双联齿轮直齿轮16同时带动内齿轮13旋转。内、外双联齿轮直齿轮与内齿轮的啮合点的偏离角为α，即内、外双联齿轮直齿轮与内齿轮的啮合点与相应的右旋(左旋)蜗杆--斜齿轮啮合点的偏离角为α。内、外双联齿轮直齿轮与内齿轮的啮合点对于水平线的偏离角亦为α(所述内双联齿轮15的中心和外双联齿轮10的中心联线要求通过内齿轮中心线28，电机装配时，要求内齿轮中心线28通过电枢轴的双蜗杆对称中心断面中心点D，要求两者交点重合)，内、外双联齿轮直齿轮的齿数为Z1。并应符合下面关系式要求：内、外双联齿轮直齿轮的选用齿数应符合下面要求：内、外双联齿轮直齿轮与内齿轮的啮合点的偏离角与内、外双联齿轮直齿轮的齿数的乘积除于360应为整数，且内齿轮齿数应选用偶数值。即(α/360)×Z1＝整数。对于50W刮水器电机而言，α＝138.462，Z1＝13，则(α/360)×Z1＝(138.462/360)×13＝5。内齿轮13的齿数为Z2，应选用偶数值。此时内齿轮13的齿数Z2选用44齿。
如图5所示，当电机工作时，双蜗杆式电枢轴1旋转，电枢轴1上的左旋蜗杆1A和右旋蜗杆1B分别带动分置在电枢轴两侧的内双联齿轮斜齿轮17和外双联齿轮斜齿轮12旋转，再由外双联齿轮直齿轮11和内双联齿轮直齿轮16同时带动内齿轮13旋转。所述内齿轮13由塑料聚甲醛制成，并在注塑时与内齿轮输出轴23注塑在一起而成为一整体，并且在内齿轮输出轴23的注塑部分具有直齿滚花加工，用于传递扭矩，因此，内齿轮13旋转也就带动内齿轮输出轴23旋转。即当电机工作时，双蜗杆式电枢轴1旋转，通过内、外双联齿轮15、10，同时带动内齿轮13及内齿轮输出轴23旋转，达到电机运动输出。
另外，所述内齿轮输出轴23具有上、下两支承，镶装在减速箱盖22内的输出轴上衬套24为其上支承，镶装在减速箱体9内的输出轴下衬套27为其下支承，由内齿轮13及内齿轮输出轴23组成的传动件的位置将位于减速箱体9及减速箱盖22以及机壳21的中心，并与双蜗杆式电枢轴1的轴线同在此中心线上，而且作为中间传动件的内、外双联齿轮15、10均在内齿轮13尺寸范围内，图中机壳的外壳尺寸线21A就说明电机的整套减速传动装置均在机壳的外壳尺寸线范围内，此传动结构使电机尺寸十分紧凑。电机装配时，要求内齿轮中心线28通过电枢轴的双蜗杆对称中心断面中心点D，两者交点重合，所述内双联齿轮15的中心和外双联齿轮10的中心联线要求通过内齿轮中心线28。此结构使减速箱以及电机的整个外形尺寸对机壳-输出轴中心面对称，且比通常的结构要紧凑很多，利于在窄小的空间中安装。
如图6所示，电机工作时，电机各运动件的旋转方向及双蜗杆式电枢轴1所受的外力是：双蜗杆式电枢轴1的旋转方向为N1，外双联齿轮10的旋转方向为N2，内双联齿轮15的旋转方向为N3，内齿轮13的旋转方向为N4；外双联齿轮斜齿轮作用于双蜗杆式电枢轴1上的轴向力为P1，外双联齿轮斜齿轮作用于双蜗杆式电枢轴1上的径向力为F1，内双联齿轮斜齿轮作用于双蜗杆式电枢轴1上的轴向力为P2，内双联齿轮斜齿轮作用于双蜗杆式电枢轴1上的径向力为F2，则P1与P2数值相等，方向相反，即P1＝-P2，F1与F2数值相等，方向相反，即F1＝-F2，亦即表示：在该电机减速传动装置中，由外双联齿轮斜齿轮12和内双联齿轮斜齿轮17分置电枢轴上下两侧，反作用于双蜗杆式电枢轴1上的轴向力P1与P2和径向力F1与F2互相抵消，在该电机减速传动装置中，双蜗杆式电枢轴1将没有轴向力和径向力的外力作用，此结构十分适合于电机的电枢轴直径小、长度长、刚度小的长径比较大的细长轴结构。如图3所示，本发明结构不需要一般电机电枢轴为细长轴的三个“静不定”轴承支点：即中间支承、铁芯端支承及蜗杆端支承，本发明省去了蜗杆端支承，只需要二个“静定”支点：中间支承(滚动轴承)3及铁芯端支承8，并且降低传动消耗、提高传动效率。
本发明第一级传动为双蜗杆传动，第二级传动则为并联外、内齿减速双传动，即两个外齿(小)齿轮(内、外双联齿轮直齿轮16、11)带动一个(大)内齿轮，使该电机传动装置具有输出力矩大、降速比大和相对体形小的优点。当电机工作时，双蜗杆式电枢轴1旋转，该电枢轴1上的左旋蜗杆1A和右旋蜗杆1B分别带动内双联齿轮斜齿轮17和外双联齿轮斜齿轮12旋转，内、外双联齿轮15、10的内、外双联齿轮直齿轮16、11同时带动内齿轮13旋转，内齿轮输出轴23与内齿轮13联成一体而同时旋转，达到电机运动输出。由于电机在传动中，内、外双联齿轮直齿轮16、11同时带动内齿轮13旋转，形成两对相同的传动副：“外双联齿轮直齿轮11--内齿轮13传动副”和“内双联齿轮直齿轮16--内齿轮13传动副”，亦即每对传动副只承受电机运动输出力矩的一半，或电机运动输出力矩将为上述传动副的二倍，由此，第一级双蜗杆--斜齿轮传动，第二级并联外、内齿双传动使该电机传动装置具有输出力矩大、降速比大和相对体形小的优点。采用并联外、内齿传动副，要求内齿轮中心线通过电枢轴的双蜗杆对称中心断面中心点，内齿轮与电枢轴的中心线同在减速箱中心上，使整套减速传动装置均在机壳的外壳尺寸线范围内，使得电机尺寸结构十分紧凑。
如图7所示，外双联齿轮10由外双联齿轮斜齿轮12和外双联齿轮直齿轮11构成，所述外双联齿轮10的外双联齿轮斜齿轮12具有螺旋齿29，其位置设计为外双联齿轮直齿轮11的两齿中间位置，并在外双联齿轮直齿轮11的两齿中间位置作装配半月标记号30，当在电机装配时，内、外双联齿轮15、10的内、外双联齿轮直齿轮的半月标记号，分别对准双蜗杆式电枢轴1上的右旋蜗杆1B和左旋蜗杆1A进行啮合安装，不然，当内齿轮13安装时会产生干涉。内双联齿轮斜齿轮17也与上述外双联齿轮斜齿轮12的做法一致。
本发明可广泛应用于车辆上配套的各种永磁直流电机，如刮水器电机、座椅电机、玻璃升降电机、天窗电机等。本发明还可提供一种刮水器电机的双蜗杆两级减速传动装置，该装置具有输出力矩大、降速比大和相对体形小的优点。
Claims (6)
1.电枢轴双蜗杆式刮水器电机，包括电机本体组件、减速箱组件，其中减速箱组件包括减速箱体(9)、减速箱盖(22)，电机本体组件包括换向器(4)、电枢绕组(7)、电枢铁芯(6)、磁瓦(5)、机壳(21)、电枢轴(1)，其特征在于：所述电机本体组件的电枢轴(1)的端部具有螺旋方向相反的双蜗杆结构，在所述减速箱组件的减速箱体(9)内装有与电枢轴上的双蜗杆分别相连的外双联齿轮(10)和内双联齿轮(15)，该外双联齿轮(10)和内双联齿轮(15)通过内齿轮(13)与内齿轮输出轴(23)相连。
2.根据权利要求1所述的电枢轴双蜗杆式刮水器电机，其特征在于：所述双蜗杆式电枢轴(1)的前端具有左旋蜗杆(1A)及右旋蜗杆(1B)，所述外双联齿轮(10)由外双联齿轮斜齿轮(12)和外双联齿轮直齿轮(11)构成，所述内双联齿轮(15)由内双联齿轮斜齿轮(17)和内双联齿轮直齿轮(16)构成。
3.根据权利要求1或2所述的电枢轴双蜗杆式刮水器电机，其特征在于：所述内齿轮(13)由塑料聚甲醛制成，并在注塑时与内齿轮输出轴(23)注塑在一起而成为一整体，并且在内齿轮输出轴(23)的注塑部分具有直齿滚花。
4.根据权利要求1或2所述的电枢轴双蜗杆式刮水器电机，其特征在于：所述内齿轮输出轴(23)具有上、下两支承，镶装在减速箱盖(22)内的输出轴上衬套(24)为其上支承，镶装在减速箱体(9)内的输出轴下衬套(27)为其下支承。
5.根据权利要求1或2所述的电枢轴双蜗杆式刮水器电机，其特征在于：所述机壳(21)上还装有联结盘(18)、吊紧片(20)，放置在对称位置的带有螺纹孔的两吊紧片(20)，插入机壳(21)的方孔中，在减速箱体(9)上用螺钉旋入吊紧片并紧固，将减速箱体(9)、联结盘(18)和机壳(21)固定在一起而连接成一整体。
6.根据权利要求2所述的电枢轴双蜗杆式刮水器电机，其特征在于：其特征在于：所述外双联齿轮(10)的外双联齿轮斜齿轮(12)具有螺旋齿(29)，其位置设计为外双联齿轮直齿轮(11)的两齿中间位置，并在外双联齿轮直齿轮(11)的两齿中间位置作装配半月标记号(30)。
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