FR2968618A1

FR2968618A1 - DRIVE INSTALLATION, IN PARTICULAR OF A VEHICLE WIPER DEVICE

Info

Publication number: FR2968618A1
Application number: FR1161195A
Authority: FR
Inventors: Thomas Singler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-06-15
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: FR2968618B1; DE102010062576A1; PL224179B1; DE102010062576B4; PL397267A1

Abstract

Installation d'entraînement, notamment d'un dispositif d'essuie-glace (1) de véhicule comportant un moteur (6) et un arbre de sortie (13) relié à une roue dentée (12) entraînée par l'arbre d'induit (10) du moteur (6). L'arbre de sortie (13) et la roue dentée (12) sont installés de manière excentrée l'un par rapport à l'autre.Drive installation, in particular a vehicle windscreen wiper device (1) comprising a motor (6) and an output shaft (13) connected to a gearwheel (12) driven by the armature shaft (10) of the engine (6). The output shaft (13) and the gear wheel (12) are eccentrically installed relative to one another.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation d'entraînement, notamment d'un dispositif d'essuie-glace de véhicule comportant un moteur et un arbre de sortie relié à une roue dentée en- traînée par l'arbre d'induit du moteur. L'invention se rapporte également à un dispositif d'essuie-glace équipé d'une telle installation d'entraînement et à son procédé de montage. Etat de la technique io On connaît les installations d'entraînement de dispositif d'essuie-glace pour le pare-brise ou la lunette arrière d'un véhicule. L'installation d'entraînement comporte un moteur électrique et une transmission dans un boîtier de transmission avec un arbre de sortie entraînant le bras d'essuie-glace dont le balai s'applique sur la vitre à 15 nettoyer. L'installation d'entraînement communique un mouvement de rotation pendulaire à l'arbre de sortie et au bras d'essuie-glace, par exemple par un moteur électrique réversible utilisé comme moteur assurant l'entraînement. Le mouvement d'entraînement est dans son cas transmis par une vis portée par l'arbre de l'induit du moteur à une roue 20 à vis solidaire en rotation de l'arbre de sortie. Au cours du mouvement réversible du moteur électrique, le jeu entre la roue et la vis peut générer du bruit. De tels bruits ne sont pas seulement occasionnés par le changement de sens de rotation au cours du mouvement réversible mais en partie également au cours du 25 mouvement de déplacement dans la mesure où la charge de couple, variable exercée par l'installation sur les flancs des dents disparaît. Si en revanche, on a une pression exercée entre la roue et la vis, la consommation de courant du moteur électrique est élevée à cause du frotte-ment important. 30 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation d'entraînement à fort rendement et très fiable avec des moyens de construction simples. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a drive installation, in particular to a vehicle wiper device comprising a motor and an output shaft connected to a toothed wheel driven by the shaft. armature motor. The invention also relates to a windscreen wiper device equipped with such a drive installation and to its mounting method. STATE OF THE ART Known wiper device drive installations for the windshield or the rear window of a vehicle are known. The drive installation includes an electric motor and transmission in a transmission housing with an output shaft driving the wiper arm whose broom is applied to the window to be cleaned. The drive installation communicates a pendulum rotation movement to the output shaft and to the wiper arm, for example by a reversible electric motor used as driving motor. The drive movement is in this case transmitted by a screw carried by the armature shaft of the motor to a screw wheel 20 fixed to rotate with the output shaft. During the reversible movement of the electric motor, the clearance between the wheel and the screw can generate noise. Such noises are not only caused by the change of direction of rotation during the reversible movement, but partly also during the displacement movement in so far as the variable torque load exerted by the installation on the flanks teeth disappears. If, on the other hand, there is a pressure exerted between the wheel and the screw, the power consumption of the electric motor is high because of the high friction. An object of the invention The object of the present invention is to develop a high efficiency and very reliable drive installation with simple construction means.

2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une installation d'entraînement du type défini ci-dessus caractérisée en ce que l'arbre de sortie et la roue à vis sont installés de manière excentrée l'un par rap- port à l'autre. L'installation d'entraînement selon l'invention est appliquée de préférence à des dispositifs d'essuie-glace équipant des véhicules. L'installation d'entraînement entraîne le dispositif d'essuie-glace équipant le pare-brise ou la lunette arrière. L'installation io d'entraînement comporte un moteur électrique ainsi qu'un arbre de sortie comme support du bras d'essuie-glace. Cet arbre est entraîné par l'arbre d'induit du moteur. L'arbre de sortie est couplé à cet effet solidairement en rotation à une roue dentée (roue à vis) qui est entraînée soit directement par l'arbre d'induit, par exemple par une vis portée par 15 l'arbre d'induit ou d'une manière indirecte en ce que l'arbre d'induit agit sur une transmission intermédiaire qui, elle, entraîne la roue dentée portée par l'arbre de sortie. Selon l'invention et comme déjà indiqué, l'arbre de sortie et la roue dentée ne sont pas montés coaxialement l'un par rapport à 20 l'autre mais de manière excentrée. Ce montage a l'avantage que dans le cadre de l'excentricité entre la roue dentée et l'arbre de sortie, le jeu de rotation entre la roue dentée et la pièce entraînée par le moteur et qui engrène avec la roue dentée, pourra s'adapter comme par exemple pour la vis. L'adaptation du jeu de rotation peut se faire pendant le montage 25 de l'installation d'entraînement en ce que l'on installe l'arbre d'entraînement et la roue dentée dans une position angulaire dans le boîtier du dispositif d'entraînement, position dans laquelle, du fait de l'excentricité, la distance entre l'axe longitudinal de la roue dentée et l'axe longitudinal de la pièce entraînée sera fixée à la valeur souhaitée, 30 dépendant de l'application respective. Cela permet de compenser les tolérances des pièces et celles du montage. Par une position de montage approprié de l'ensemble composé de l'arbre de sortie et de la roue dentée, on pourra régler le jeu de rotation souhaité à l'intérieur des limites définies. En particulier, lorsque le moteur électrique fonctionne de ma- 35 nière réversible, la roue dentée décrit une plage angulaire inférieure à SUMMARY AND ADVANTAGES OF THE INVENTION To this end, the subject of the invention is a drive installation of the type defined above, characterized in that the output shaft and the screw wheel are installed eccentrically. one with respect to the other. The drive installation according to the invention is preferably applied to wiper devices fitted to vehicles. The drive installation drives the wiper device fitted to the windshield or the rear window. The drive installation includes an electric motor as well as an output shaft for supporting the wiper arm. This shaft is driven by the armature shaft of the motor. For this purpose, the output shaft is integrally rotatably connected to a toothed wheel (screw wheel) which is driven either directly by the armature shaft, for example by a screw carried by the armature shaft or in an indirect manner in that the armature shaft acts on an intermediate transmission which drives the toothed wheel carried by the output shaft. According to the invention and as already indicated, the output shaft and the gear wheel are not coaxially mounted relative to each other but eccentrically. This arrangement has the advantage that in the context of the eccentricity between the toothed wheel and the output shaft, the play of rotation between the toothed wheel and the part driven by the motor and which meshes with the toothed wheel, will be able to adapt as for example for the screw. The adaptation of the rotation clearance can be done during the assembly of the drive installation in that the drive shaft and the toothed wheel are installed in an angular position in the housing of the drive device. a position in which, due to the eccentricity, the distance between the longitudinal axis of the toothed wheel and the longitudinal axis of the driven part will be set to the desired value, depending on the respective application. This makes it possible to compensate the tolerances of the parts and those of the assembly. By a suitable mounting position of the assembly consisting of the output shaft and the gear wheel, it will be possible to adjust the desired set of rotation within the defined limits. In particular, when the electric motor is operated reversibly, the gear wheel describes a lower angular range than

3 360° de sorte qu'en fonctionnement, ce n'est pas toute l'excentricité entre l'arbre de sortie et la roue dentée qui intervient, mais seulement une faible mesure correspondant à la rotation angulaire. Grâce à la position de montage modifié, on aura ainsi une valeur moyenne différente pour la distance entre la roue dentée et la pièce d'entraînement et au-tour au fond de laquelle varie la distance. L'arbre de sortie et la roue dentée constituent avantageusement un ensemble assemblé installé par montage dans l'installation d'entraînement. De manière avantageuse, la roue dentée est une pièce io injectée en matière plastique montée sur l'arbre d'entraînement. En principe, il est également possible d'envisager une autre réalisation de la roue dentée, par exemple en métal, et par des moyens de fixation appropriés, on aura un couplage solidaire en rotation entre la roue dentée et l'arbre de sortie. 15 Selon une réalisation de la pièce injectée, l'arbre de sortie pourra être enrobé par injection avec la roue dentée pour que, dès la fabrication de la roue dentée, on ait une liaison solidaire avec l'arbre de sortie. Pour régler le jeu de rotation souhaité, on peut mesurer 20 le courant électrique alimentant le moteur en mode réversible. En cas de jeu de rotation positif, le courant pris par le moteur électrique est indépendant de l'amplitude du jeu de rotation. Si en revanche, la roue dentée et la pièce entraînée sont appliquées l'une contre l'autre en pression, on aura un frottement plus élevé dans la transmission, ce qui se 25 traduit par une plus forte consommation de courant par le moteur électrique. En mesurant le courant (mesure de l'intensité), on peut ainsi conclure au jeu de rotation à partir de l'amplitude de l'intensité. Cela permet de régler le montage de l'installation d'entraînement suivant l'application souhaitée qui utilise, d'une part, le développement du bruit 30 propre au jeu de rotation comme critère de réglage et d'autre part, l'amplitude de l'intensité du courant reçu par le moteur électrique. Il peut ainsi être avantageux de choisir une position angulaire dans la-quelle le jeu de rotation est au minimum sans avoir de pression ou seulement une faible pression en mode réversible, pour éviter une trop forte 35 consommation de courant. 3 360 ° so that in operation, it is not all the eccentricity between the output shaft and the toothed wheel that intervenes, but only a small measure corresponding to the angular rotation. Due to the modified mounting position, there will thus be a different average value for the distance between the toothed wheel and the drive part and the turn at the bottom of which varies the distance. The output shaft and the gear wheel advantageously constitute an assembled assembly installed by mounting in the drive installation. Advantageously, the toothed wheel is an injected plastic part mounted on the drive shaft. In principle, it is also possible to envisage another embodiment of the toothed wheel, for example made of metal, and by suitable fixing means, there will be a coupling secured in rotation between the toothed wheel and the output shaft. According to one embodiment of the injected part, the output shaft may be injection-coated with the gear so that, as soon as the gear is manufactured, there is a connection secured to the output shaft. To adjust the desired amount of rotation, the electric current supplying the motor can be measured in reversible mode. In case of positive rotation clearance, the current taken by the electric motor is independent of the amplitude of the rotation clearance. If, on the other hand, the gearwheel and the driven part are pressed against one another, the transmission will have a higher friction, which results in a higher power consumption by the electric motor. By measuring the current (measurement of the intensity), we can thus conclude the rotation game from the amplitude of the intensity. This makes it possible to adjust the mounting of the drive installation according to the desired application which uses, on the one hand, the development of the noise 30 specific to the rotation play as a setting criterion and, on the other hand, the amplitude of the the intensity of the current received by the electric motor. It can thus be advantageous to choose an angular position in which the rotation clearance is at a minimum without having pressure or only a low pressure in reversible mode, to avoid excessive power consumption.

4 Pour réaliser l'ensemble composé de l'arbre de sortie et de la roue dentée injectée en matière plastique sur l'arbre, on place l'arbre de sortie comme insert dans un moule d'injection pour l'enrober avec la roue dentée. Le positionnement se fait à l'aide d'un perçage de guidage ajusté dans l'outil dans lequel on place l'insert excentré. Pour répondre aux exigences géométriques complexes, on réalise le modèle de la qualité de la denture avec une douille excentrée en position centrée. La roue dentée montée en position centrée peut se mesurer et s'exploiter par une mesure de développante. Pour la fabrication, on fait tourner l'insert io d'outil excentré d'une valeur fonctionnelle et en bloc pour avoir une excentricité définie de manière géométrique entre la roue dentée et l'arbre de sortie. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 15 plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'une installation d'entraînement selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'essuie-glace de véhicule, 20 - la figure 2 montre une installation d'entraînement d'un dispositif d'essuie-glace comportant un moteur électrique dont l'arbre d'induit porte une vis engrenant avec une roue dentée, elle-même solidaire de l'arbre de sortie entraînant un bras d'essuie-glace, - la figure 3 est un diagramme intensité/angle de rotation donnant 25 le tracé de l'intensité du courant alimentant le moteur électrique comme fonction de la position de rotation de montage de la roue dentée couplée à l'arbre de sortie. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, le dispositif d'essuie-glace 1 de véhicule 30 est utilisé pour nettoyer une vitre de véhicule 2 telle que le pare-brise ou la lunette arrière et il comprend une installation d'entraînement 3, un bras d'essuie-glace 4 ainsi qu'un balai d'essuie-glace 5 porté par le bras 4 et qui s'appuie contre la vitre 2 du véhicule. L'installation d'entraînement 3 communique un mouvement de rotation pendulaire 35 au bras d'essuie-glace 4. La figure 2 montre l'installation d'entraînement 3. Cette installation se compose d'un moteur électrique 6 constitué d'un moteur à rotor intérieur et d'un boîtier de stator 7 avec des aimants permanents 8 installés sur la paroi intérieure du boîtier de stator. Le boîtier 5 de stator 7 porte à rotation un arbre d'induit 10 qui porte une bobine 9. L'arbre d'induit 10 dépasse du boîtier de stator 7 et porte une vis 11 engrenant avec une roue dentée (roue à vis) 12, elle-même solidaire d'un arbre de sortie 13. L'arbre de sortie 13 est relié au bras d'essuie-glace 4 pour l'entraîner. La vis 11 et la roue dentée 12 forment des io pièces de transmission pour entraîner l'arbre de sortie 13 ; la vis et la roue dentée, de même que l'arbre de sortie, sont logés dans un boîtier de transmission 14. La roue dentée 12 et l'arbre de sortie 13 sont installés de manière excentrée l'un par rapport à l'autre ; les axes longitudinaux 15 sont parallèles en étant décalés de la mesure e de l'excentricité. L'arbre de sortie 13 est monté à rotation dans le boîtier de transmission 14 pour que la roue dentée 12 solidaire de l'arbre de sortie 13 exécute un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre de sortie avec un mouvement de rotation excentré. Le moteur électrique 6 fonc- 20 tionne en mode réversible de sorte que par la vis 11, la roue dentée 12 effectue un mouvement de rotation de va-et-vient dans une plage angulaire définie inférieure à 360°. Du fait de l'excentricité (e), le contact entre la vis 11 et la roue dentée 12 pourra être affecté d'un jeu de rotation ou d'une compression. Suivant la position angulaire de montage de 25 l'arbre de sortie 13 et de la roue dentée 12, l'excentricité (e) rapportée à l'axe longitudinal de l'arbre d'induit 10 et de la vis 11 interviendra plus ou moins fortement pour porter. La figure 3 est un diagramme donnant la courbe de l'intensité I du courant reçu par le moteur en fonction de la position de 30 rotation de montage a de l'arbre de sortie 13 et de la roue dentée 12 rapportée au boîtier. On a représenté la courbe I du courant pour une rotation complète de l'arbre de sortie 13 et de la roue dentée 12 sur 360°. Entre l'angle de 0° et l'angle al ainsi qu'entre l'angle a2 et l'angle de 360°, la distance entre l'axe de rotation de l'arbre de sortie et la roue 35 dentée et l'axe longitudinal de la vis, est tellement grande qu'il y a un jeu de rotation entre la denture de la roue dentée et la vis. Dans ces plages de fonctionnement, l'intensité I du courant prélevé est constante. Dans la plage angulaire comprise entre al et a2, on a en revanche une compression entre la vis et la roue dentée, ce qui se tra- c duit, du fait de l'augmentation du frottement, par un prélèvement de courant I plus important. Sur le fondement de cette relation, on peut régler la position de rotation de montage de l'arbre de sortie et de la roue dentée pour que pendant le mode de fonctionnement réversible du moteur, on a un jeu de rotation souhaité ou une compression souhaitée io entre la roue dentée et la vis. 15 NOMENCLATURE 4 To make the assembly consisting of the output shaft and the toothed plastic gear on the shaft, the output shaft is placed as an insert in an injection mold for coating with the gear wheel . The positioning is done using a guide bore adjusted in the tool in which the eccentric insert is placed. To meet the complex geometrical requirements, the model of the quality of the toothing is realized with an eccentric sleeve in centered position. The gear wheel mounted in the centered position can be measured and exploited by an involute measurement. For fabrication, the eccentric tool insert is rotated by a functional value and as a block to have a geometrically defined eccentricity between the toothed wheel and the output shaft. Drawings The present invention will be described in more detail below with the aid of embodiments of a drive installation according to the invention shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of a vehicle wiper device; FIG. 2 shows a drive installation of a wiper device comprising an electric motor whose armature shaft carries a screw meshing with a wheel toothed, itself secured to the output shaft driving a wiper arm, - Figure 3 is a diagram intensity / rotation angle giving the plot of the intensity of the current supplying the electric motor as a function of the rotational mounting position of the gearwheel coupled to the output shaft. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION According to FIG. 1, the vehicle windscreen wiper device 1 is used for cleaning a vehicle window 2 such as the windshield or the rear window and it comprises an installation of 3, a wiper arm 4 and a wiper blade 5 carried by the arm 4 and which bears against the window 2 of the vehicle. The drive installation 3 communicates a pendulum rotation movement 35 to the windscreen wiper arm 4. FIG. 2 shows the drive installation 3. This installation consists of an electric motor 6 consisting of a motor with inner rotor and a stator housing 7 with permanent magnets 8 installed on the inner wall of the stator housing. The stator housing 7 rotates an armature shaft 10 which carries a coil 9. The armature shaft 10 protrudes from the stator housing 7 and carries a screw 11 meshing with a toothed wheel (screw wheel). it is itself secured to an output shaft 13. The output shaft 13 is connected to the wiper arm 4 to drive it. The screw 11 and the gearwheel 12 form transmission parts for driving the output shaft 13; the screw and the toothed wheel, as well as the output shaft, are housed in a transmission housing 14. The toothed wheel 12 and the output shaft 13 are installed eccentrically relative to each other ; the longitudinal axes 15 are parallel with being offset from the measurement e of the eccentricity. The output shaft 13 is rotatably mounted in the transmission housing 14 so that the toothed wheel 12 integral with the output shaft 13 rotates about the longitudinal axis of the output shaft with movement. eccentric rotation. The electric motor 6 operates in reversible mode so that by the screw 11, the gearwheel 12 reciprocates in a defined angular range of less than 360.degree. Because of the eccentricity (e), the contact between the screw 11 and the toothed wheel 12 may be affected by a set of rotation or compression. Depending on the angular position of mounting of the output shaft 13 and the gearwheel 12, the eccentricity (e) relative to the longitudinal axis of the armature shaft 10 and the screw 11 will be more or less strongly to wear. FIG. 3 is a diagram showing the curve of the intensity I of the current received by the motor as a function of the mounting rotational position α of the output shaft 13 and of the gearwheel 12 relative to the housing. The curve I of the current is shown for a complete rotation of the output shaft 13 and the toothed wheel 12 over 360 °. Between the angle of 0 ° and the angle α1 and between the angle α2 and the angle of 360 °, the distance between the axis of rotation of the output shaft and the gear wheel 35 and longitudinal axis of the screw, is so large that there is a set of rotation between the toothing of the toothed wheel and the screw. In these operating ranges, the intensity I of the current drawn is constant. In the angular range between a1 and a2, on the other hand, there is a compression between the screw and the toothed wheel, which results, because of the increase in friction, by a larger current draw. On the basis of this relationship, the mounting rotational position of the output shaft and gear can be adjusted so that during the reversible operation of the motor there is a desired amount of rotation or compression desired. between the toothed wheel and the screw. 15 NOMENCLATURE

1 Dispositif d'essuie-glace 2 Vitre du véhicule (pare-brise ou lunette arrière) 3 Installation d'entraînement 4 Bras d'essuie-glace 5 Balai d'essuie-glace 6 Moteur 7 Boîtier du stator io 8 Aimant permanent 9 Bobine Arbre d'induit 11 Vis 12 Roue dentée/roue à vis 13 Arbre de sortie 14 Boîtier de transmission20 1 Wiper device 2 Vehicle glass (windshield or rear window) 3 Drive installation 4 Wiper arm 5 Wiper blade 6 Motor 7 Stator housing io 8 Permanent magnet 9 Coil Armature shaft 11 Screws 12 Cogwheel / worm wheel 13 Output shaft 14 Transmission housing20

Claims

CLAIMS 1 °) Drive installation, in particular a wiper device (1) of a vehicle comprising a motor (6) and an output shaft (13) connected to a gear wheel (12) driven by the shaft armature (10) of the motor (6), characterized in that the output shaft (13) and the toothed wheel (12) are installed in an ex-centered manner with respect to one another. 2 °) Drive installation according to claim 1, characterized in that the output shaft (13) and the toothed wheel (12) constitute an assembled constructive unit. 3 °) Drive installation according to claim 1, characterized in that the toothed wheel (12) is an injected piece of plastic material. 4) Drive installation according to claim 3, characterized in that the output shaft (13) is injection-molded by the injected part. 5 °) Drive installation according to claim 1, characterized in that the motor (6) is a reversible electric motor. 6 °) windscreen wiper device comprising a drive installation according to one of claims 1 to 5, comprising a motor (6) and an output shaft (13) connected to a gear wheel (12) driven by the armature shaft (10) of the motor (6), characterized in that the output shaft (13) and the toothed wheel (12) are installed in an eccentric manner with respect to each other . 9 7) Method for mounting a drive installation (3) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in reversible mode, the current supplying the motor (6) is measured and the motor is mounted. output shaft (13) and the toothed wheel (12) in an angular position for which the current supplying the motor (6) is within a defined range. io