JP2010503372A - 自動車のための、電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ - Google Patents

Abstract

本発明は、特に自動車のための、電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパに関しており、アーマチュア軸（１０）およびアーマチュアコア（１５）が設けられており、アーマチュア軸（１０）は、少なくとも１つの転がり軸受（１１）によって支承されており、かつ伝動装置を駆動するためのウォーム（１２）を有している。アーマチュア軸（１０）は、棒材料から製造されており、この棒材料は、アーマチュア軸（１０）の全長にわたって５ｍｍから７ｍｍの間、有利には５．５ｍｍから６．５ｍｍの間の一定した公称直径（１３）を有しており、アーマチュア軸（１０）は、ウォーム（１２）および／または転がり軸受（１１）および／またはアーマチュアコア（１５）の摩擦力結合のために、少なくとも１つの転造加工部（１４）を有している。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、自動車のための、電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパに関する。このような形式のウインドシールドワイパモータは、たとえばフロントウインドシールドワイパを駆動するために知られている。

背景技術
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３４４１０号明細書の開示内容によれば、自動車のための、ウインドシールドを調節駆動するための駆動装置の軸の製造方法が、近い技術分野から公知である。前掲明細書に開示された、ウインドシールドを調節駆動するための電気モータ式の駆動装置のアーマチュア軸の製造方法では、この場合、少なくとも１箇所で、軸受内で案内するための軸受表面が、材料変形によって成形され、この製造方法によって、ウォームの製造プロセスとは無関係に、アーマチュア軸を支承するための軸受表面は、極めて簡単に形成可能である。駆動軸にウォームを転造加工することによって、同様の構成をしたウォームを低コストで形成することができる。なぜなら、ウォームの材料がアーマチュア軸の材料から成っているからである。この場合、加工プロセスに関して、切削加工による後続の加工が不要であり、転造加工はウォームを完成させるために用いることができる。

さらに、電気モータ式の駆動装置は、全長にわたって一定の直径を有しているアーマチュア軸を備えている。アーマチュア軸には、アーマチュアコアが取り付けられており、ウォームが転造加工されている。ウォームは、中空ウォームエレメントとして、アーマチュア軸の支持区分に被せ嵌めてもよい。

上位概念に記載した電気式の駆動装置は、ドイツ連邦共和国特許第４０３９４５３号明細書から公知である。電気式の駆動装置は、自動車のウインドシールドワイパ装置を駆動するために設けられている。ウインドシールドワイパ装置は、軸受シールドとアーマチュア軸とを備えたモータハウジングを有しており、このアーマチュア軸は、内輪と外輪とを備えた、軸受シールド内に保持された転がり軸受によって、回動可能に支承されている。アーマチュア軸は、半径方向に張出している肩部を介して、かつ特にアーマチュア軸の輪溝に押し込まれた固定リングを介して、軸方向両側で転がり軸受の内輪に支持されている。軸方向力は、伝動装置を駆動するためのウォームホイールにおけるウォームの噛合によって生じるので、固定リングを介して、ならびに半径方向に張出している肩部を介して、軸方向力は、転がり軸受の内輪に導入され得る。さらに、この内輪とアーマチュア軸の肩部との間にばねエレメントが装入されており、このばねエレメントは、アーマチュア軸を回動方向で摩擦力結合式（摩擦力結合とは部材相互の摩擦力に基づく結合を意味する）に内輪と結合する。さらに、ウォームと、アーマチュア軸に転がり軸受が被せ嵌められている領域との間で、アーマチュア軸に、切削加工によって形成する必要のある比較的広幅の輪郭形成部が設けられている。アーマチュア軸は、伝動装置側の軸端部に、軸方向で弾力的に伝動装置ポットに支持されている。あらかじめ取り付けられた円筒収容部（Ｐａｔｒｏｎｅ）が、アーマチュア軸の支持部を支承するために、伝動装置ポットの内側で、伝動装置ポットのシールされた袋穴として設けられている。この場合、アーマチュア軸は、支承領域で、転がり軸受またはアーマチュアコアの受容領域よりも小さな直径を有している。したがって、アーマチュア軸は、コストのかかる製造方法によって切削加工で製造する必要のある多数の直径変化部分を有している。さらに、このような転がり軸受の配置構造では、固定リングを受容するための輪溝が要求され、この輪溝もまた切削加工で形成する必要がある。

駆動装置の公知の構成は、特に自動車のリヤウインドシールドワイパを駆動するために設けられていて、フロントウインドシールドワイパを駆動するための駆動装置構造から派生したものであり、製作の極めて面倒なアーマチュア軸を有している。このようなアーマチュア軸は、多くの場合直径変化部分を有して形成されており、これによって一方では、支承領域およびアーマチュアコア領域における曲げ強さを実現し、他方では、ウォームの小さな外径を実現することができる。ウォームは、転造加工で形成するか、あるいは中空ウォームエレメントとして形成することができるが、この場合、中空ウォームエレメントは比較的小さな孔直径を有しているので、支承領域およびアーマチュアコアの領域における例えば８ｍｍの軸直径は、中空ウォームエレメントを受容するには適当でない。このことは、アーマチュア軸において複数の直径変化部分を要求し、これによって面倒な切削加工が不可欠となる。

さらに背景技術では、軸方向力を吸収するための軸に、溝および段部が設けられており、溝および段部もまた、切削加工を必要としている。リヤウインドシールドワイパの駆動の際に生じる大きな力に基づいて、このような電気式の駆動装置は、多くの場合、過剰に設計されている。確かに、車両のバックドアもしくは後部領域に組み込むために駆動装置を縮小することが公知ではあるが、しかし、変更は、多くの場合、アーマチュア軸の製造技術的に面倒な構成をもたらす。

したがって、本発明の課題は、アーマチュア軸を備えた、自動車のリヤウインドシールドワイパを駆動するための電気式の駆動装置を改良して、簡単な構造を実現し、かつ比較的少ない製造ステップで製造できるものを提供することである。

発明の開示
この課題は、請求項１の上位概念に記載の形式の、自動車のリヤウインドシールドワイパを駆動するための電気式の駆動装置から出発して、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。本発明の有利な改良形は、従属請求項に記載した。

本発明の技術思想によれば、アーマチュア軸は、棒材料から製造されており、この棒材料は、アーマチュア軸の全長にわたって５ｍｍから７ｍｍの間、有利には５．５ｍｍから６．５ｍｍの間の一定した公称直径を有しており、この場合、アーマチュア軸は、ウォームおよび／または転がり軸受および／またはアーマチュアコアの摩擦力結合のために、少なくとも１つの転造加工部を有している。

ここで本発明は、まず、アーマチュア軸を棒材料から製造するという思想から出発している。この場合、この棒材料は、５ｍｍから７ｍｍの間の一定した公称直径を有しているので、アーマチュア軸は、駆動装置を通って延在する全長にわたって一定である。この場合、公称直径は、市販の棒材料の、一般的な製造誤差範囲内にある直径を表している。有利には、６ｍｍの直径が設定されているが、この場合、権利保護範囲として０．５ｍｍおよびその上下の寸法が許容される。６ｍｍの有利な直径は、ドイツ工業規格および国際標準化機構に従った寸法公差に関する一般的な製造誤差範囲を有する、通常考えられる製造誤差で表したものである。

本発明による駆動装置の本質的な利点は、連続的に研磨された一様な棒材料からアーマチュア軸を製造する方法を簡略化したことにある。連続的に研磨された棒材料は、一定の表面品質を有しており、その表面品質は、たとえば転がり軸受またはたとえばアーマチュアコアを被せ嵌めるには十分である。このような連続的に研磨された棒材料は、半製品として極めて大きな長さを有しているので、この棒材料は、アーマチュア軸を製造するには要求される長さに切断すればよく、この場合、表面は、継続的な連続研磨法によって製造されている。材料短縮は、アーマチュア軸の長さ方向における棒材料の切断プロセスを有しているだけで、この場合、アーマチュア軸を形成するために棒材料の端部をわずかに後処理すればよい。そのうえ、このような材料は、焼き戻し鋼として提供されるので、全体的な、または局部的な簡単な熱処理によって、アーマチュア軸の別の製造プロセスで様々な硬度を有する領域が実現可能である。

本発明の有利な形態によれば、ウォームは、連続的に研磨された棒材料に転造加工されている。軸におけるウォームの転造加工は、極めて低コストに実現可能である。この場合、相対する２つの成形工具は、棒材料あるいは形成されたアーマチュア軸に押し付けられ、これによって、材料は、塑性変形による変形法で、棒材料自体によってウォームの輪郭を形成することができる。

別の形態によれば、ウォームは、中空ウォームエレメントとして形成されており、この中空ウォームエレメントは、アーマチュア軸に装着されており、この場合、アーマチュア軸は、中空ウォームエレメントの付近で転造加工されている。

有利には、中空ウォームエレメントは、連続的に研磨された棒材料を受容するための孔を有している。したがって、中空ウォームエレメントを受容するための転造加工以外には、棒材料を加工するための他の加工ステップが不要である。中空ウォームエレメントの孔の直径と、連続的に研磨された棒材料の直径との間には、中空ウォームエレメントを有利な形式でアーマチュア軸に被せ嵌めて、摩擦力結合を形成するために、単に寸法公差の対（Ｔｏｌｅｒａｎｚｐａａｒｕｎｇ）が設けられている。この場合、アーマチュア軸は、中空ウォームエレメントを受容する領域において、直径を変化させる必要がない。一般的な中空ウォームエレメントは、本形態では、自動車のリヤウインドシールドワイパを駆動するための駆動装置に用いることのできる、６ｍｍの孔を有するウォーム基部直径を有している。

別の形態によれば、アーマチュア軸は、転がり軸受の側方に延在する少なくとも１つの領域において、転造加工部を有している。連続的に研磨された棒材料の公称直径と、転がり軸受の孔直径とによって、寸法公差の対が得られるので、転がり軸受は、アーマチュア軸に被せ嵌めることができる。プレス嵌めは、アーマチュア軸の事前の転造加工によって、転がり軸受の接触領域で強化することができるので、ウォームを介してアーマチュア軸に導入される軸方向力は、転がり軸受によって吸収することができ、アーマチュア軸は、転がり軸受によって、軸方向で支持される。さらに、アーマチュア軸に対する転がり軸受の軸方向固定を助成するために、転がり軸受の側方すなわち左右に転造加工部を設けることができ、これによって、公称直径よりもわずかに大きい直径を有する肩部が形成されるので、転がり軸受は軸方向で固定される。

肩部の形成に対して選択的に、塑性変形によるアーマチュア軸表面の転造加工によって、構造部を形成することができ、この構造部は隆起部を有しており、この隆起部も６ｍｍの公称直径を上回っているので、これによって、アーマチュア軸に対する転がり軸受の形状結合式（形状結合とは嵌め合いまたは噛み合いなど部材相互の形状的関係に基づく結合を意味する）の軸方向固定が達成される。

アーマチュア軸は、転がり軸受の領域で、この転がり軸受を被せ嵌める前に、転造加工によって粗面化するか、またはわずかに塑性変形することができ、引き続き転がり軸受を被せ嵌める際に、この転がり軸受は、高められた嵌め合い度を有するので、これによって、アーマチュア軸に沿った、転がり軸受の軸方向摺動を阻止する極めて高い信頼性が得られる。

本発明の別の形態によれば、アーマチュア軸にアーマチュアコアが被せ嵌められており、この場合、アーマチュア軸の、アーマチュアコアを受容する区分は、少なくとも部分的に表面構造領域を有しており、この表面構造領域は、アーマチュア軸とアーマチュアコアとの間に、比較的高い摩擦力を提供する。この場合、表面構造領域は、転造加工で処理することができる。

表面構造領域は、ローレット掛けまたはその他の表面塑性変形によって、アーマチュア軸の部分的領域に設けることもでき、この場合、アーマチュアコアは、次いでアーマチュア軸に装着される。ここで述べておくと、アーマチュアコアは、プレス嵌めまたはたとえば接着剤などを用いた材料結合によって、表面構造領域を形成するために表面を変化させることなくアーマチュア軸に取り付けることもできる。

ウォーム、転がり軸受およびアーマチュアコアは、構造的に最小の相互間隔を有してアーマチュア軸に配置されており、これによって曲げモーメントを最小化することができるので、６ｍｍの公称直径は、アーマチュア軸の曲げ強さに関して十分なものとなっている。転造加工によるアーマチュア軸の考えられる変形は、軸の調整によって補償することができ、この場合、転造加工の強さは、アーマチュア軸の歪みが生じない程度に小さく維持することができる。

本発明の別の形態によれば、アーマチュア軸は、少なくとも１つの別の軸受箇所において、すべり軸受に支承することができ、このすべり軸受も６ｍｍの公称直径を有している。したがって、アーマチュア軸は、ウォーム、転がり軸受ならびにアーマチュアコアの受容領域から、直接的にすべり軸受の領域に移行することができ、移行に切削加工は不要である。ここで述べておくと、このすべり軸受も、アーマチュア軸自体によって形成可能である。すべり軸受の内輪を軸にプレス嵌めすることも可能である。

さらに、本発明は、自動車のリヤウインドシールドワイパを駆動するための電気式の駆動装置を製造する方法を有しており、この電気式の駆動装置は、アーマチュア軸を備えており、このアーマチュア軸は、少なくとも１つの転がり軸受によって支承されていて、かつさらに、伝動装置を駆動するためのウォームを有しており、この場合、電気式の駆動装置の製造方法は、連続的に研磨された棒材料の短縮、構成部材を受容するために設けられた箇所でのアーマチュア軸の転造加工、アーマチュア軸へのウォームの取付および／またはアーマチュア軸自体のウォーム形成、アーマチュア軸への転がり軸受の被せ嵌め、およびアーマチュアコアの被せ嵌めによる、アーマチュア軸の製造ステップを有している。ウォームの取付は、アーマチュア軸におけるウォームの転造加工、またはアーマチュア軸への中空ウォームエレメントの被せ嵌めを有している。さらに、本発明の製造方法は、転がり軸受を取り付けた後での、転がり軸受の側方に延在する少なくとも１つの領域における転造加工を有しており、これによって、アーマチュア軸に沿った転がり軸受の軸方向摺動が防止される。

以下に、本発明の有利な実施の形態を、図示した実施例を用いて詳しく説明する。

中空ウォームエレメントとして形成されたウォームを有する、本発明によるアーマチュア軸を示す概略図である。 転造加工によって製造されたウォームを有する、本発明によるアーマチュア軸を示す概略図である。 従来技術によるアーマチュア軸を示す概略図である。

実施例の説明
図１には、本発明によって改良された実施例を有するアーマチュア軸１０を概略的に示した。アーマチュア軸１０は、連続的に研磨された棒材料から製造されており、本実施例では、全長にわたって約６ｍｍの一定の公称直径１３を有している。アーマチュア軸１０の直径は、実施例に応じて５ｍｍから７ｍｍの間、有利には５．５ｍｍから６．５ｍｍの間の範囲から選択できる。中空ウォームエレメント１２として形成されたウォーム１２の内径は、本実施例でも約６ｍｍである。中空ウォームエレメント１２は、アーマチュア軸１０に被せ嵌められているので、中空ウォームエレメント１２とアーマチュア軸１０との間に摩擦力結合が存在する。中空ウォームエレメント１２とアーマチュア軸１０との間のプレス嵌めを強化するために、アーマチュア軸１０は、中空ウォームエレメント１２の領域において転造加工されている。

転がり軸受１１は、アーマチュア軸１０に被せ嵌められており、プレス嵌めによって、アーマチュア軸１０に軸方向不動に固定されている。中空ウォームエレメント１２と同様に、転がり軸受１１も、６ｍｍの公称直径を有する孔を備えている。アーマチュア軸１０に対する転がり軸受１１の軸方向摺動を確実に防止するために、アーマチュア軸１０の、転がり軸受１１の左右で延在する領域に、それぞれ転造加工部１４が設けられている。転造加工部１４によって、アーマチュア軸１０の材料の塑性変形部が形成され、この塑性変形部によって、本実施例では肩部が形成され、この肩部に転がり軸受１１が支持されている。これによって、アーマチュア軸１０内に生じるすべての軸方向力は、転がり軸受１１によって吸収され得る。転がり軸受１１は、ここでは玉軸受として形成されている。

転造加工は、アーマチュア軸１０に半径方向に押し当てられる成形工具によって行われ、転造加工中、アーマチュア軸１０は回転させられる。転造加工の原理は、アーマチュア軸１０の棒材料の表面における塑性変形に基づいており、この場合、凹凸構造を有するローレット目が形成され得るか、または成形工具によって、側方の肩部縁部が、アーマチュア軸１０に形成される。

表面構造領域１６も同様に、アーマチュアコア１５を摩擦力結合式に受容するために形成されている。アーマチュアコア１５は、アーマチュア軸１０に軸方向に被せ嵌められているが、本実施例では略示するにとどめる。アーマチュアコア１５は、コイルと、カーボンブラシによって給電され整流される整流子とを有する金属製のアーマチュアを備えている。

図２には、図１に対応したアーマチュア軸１０を概略的に示しており、この場合、ウォーム１２は、転造加工によってアーマチュア軸１０に形成されている。ウォーム１２を形成するための成形工具は、ウォームの輪郭の雌型を有しているので、ウォーム１２は、アーマチュア軸１０自体の材料から形成されている。図１と同様に、図２に示した構成のアーマチュア軸１０は、アーマチュアコア１５を有しており、このアーマチュアコア１５は表面構造領域１６によって、アーマチュア軸１０に摩擦力結合式に取り付けられている。本実施例でも、公称直径１３は６ｍｍであり、アーマチュア軸１０のその直径は、全長にわたって延在している。転がり軸受１１は、左右の転造加工部１４によって、軸方向でアーマチュア軸１０に固定されている。

製造技術的に、まず、ウォーム１２の転造加工が行われ、これによって、特にアーマチュア軸１０の寸法公差内の、場合によっては生じ得る寸法誤差を補償することができる。次いで、少なくともウォーム１２の転造加工領域の熱処理を行うことができる。選択的に、ウォーム１２を冷間押出成形法によって製造することも可能であり、これによっても適切な材料硬度が得られる。

図３には、従来技術による、１公称直径を有するアーマチュア軸１０を示した。ウォーム１２は、アーマチュア軸１０に取り付けられている。アーマチュア軸１０は、本発明による実施例においてなされているような全長にわたって延在する公称直径ではなく、より広幅でここではより大きな公称直径１３’になる拡張部を有している。公称直径１３’を有する部分に、転がり軸受１１ａと、ここには図示していないアーマチュアコアを受容するための表面構造領域１６ａとが設けられている。直径の異なる領域は、切削加工によって製造する必要があるので、アーマチュア軸１０の製造には、極めて面倒な製造が要求される。

本発明は、その構成において、前述した有利な実施例に限定されるものではない。むしろ、基本構成が異なる実施例においても、記載した構成を用いた幾つかの形態が考えられる。

Claims (11)

1. 特に自動車のための、電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパであって、アーマチュア軸（１０）およびアーマチュアコア（１５）が設けられており、該アーマチュア軸（１０）が、少なくとも１つの転がり軸受（１１）によって支承されており、かつ伝動装置を駆動するためのウォーム（１２）を有している形式のものにおいて、
   前記アーマチュア軸（１０）は、棒材料より製造されており、該棒材料は、前記アーマチュア軸（１０）の全長にわたって５ｍｍから７ｍｍの間、有利には５．５ｍｍから６．５ｍｍの間の一定した公称直径（１３）を有しており、前記アーマチュア軸（１０）は、前記ウォーム（１２）および／または前記転がり軸受（１１）および／または前記アーマチュアコア（１５）の摩擦力結合のために、少なくとも１つの転造加工部（１４）を有していることを特徴とする、電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
2. 前記アーマチュア軸（１０）は、連続的に研磨されていることを特徴とする、請求項１記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
3. 前記ウォーム（１２）は、前記アーマチュア軸（１０）と一体的に形成されていて、特に前記アーマチュア軸（１０）から転造加工されていることを特徴とする、請求項１または２記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
4. 前記ウォーム（１２）は、中空ウォームエレメント（１２ａ）として形成されており、該中空ウォームエレメント（１２ａ）は、前記アーマチュア軸（１０）に固定されていることを特徴とする、請求項１または２記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
5. 前記中空ウォームエレメント（１２ａ）は、前記アーマチュア軸（１０）の受容のための孔を有しており、該孔は、前記公称直径（１３）に対して補完的に形成されていることを特徴とする、請求項４記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
6. 前記転がり軸受（１１）は、前記アーマチュア軸（１０）の転造加工部の領域において、前記アーマチュア軸（１０）と軸方向不動に結合されるように配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
7. 前記アーマチュア軸（１０）は、前記転がり軸受（１１）の側方に延在する少なくとも１つの領域に、前記転造加工部（１４）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
8. 前記アーマチュア軸（１０）は、少なくとも１箇所の、前記転がり軸受（１１）とは別の軸受箇所で、すべり軸受によって支承されており、該すべり軸受は、前記公称直径（１３）に対して補完的な直径を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気式の駆動装置を備えたリヤウインドシールドワイパ。
9. 自動車のリヤウインドシールドワイパのための電気式の駆動装置を製造する方法において、
   少なくとも以下のステップ、すなわち：
   − 一貫して一定の公称直径を有している、特に連続的に研磨された棒材料を短くすることによってアーマチュア軸（１０）を製造するステップ、
   − 該アーマチュア軸（１０）を、少なくとも部分的に転造加工するステップ、
   − ウォーム（１２）を、前記アーマチュア軸（１０）上に取り付ける、かつ／または前記アーマチュア軸自体に形成するステップ、
   − 転がり軸受（１１）を前記アーマチュア軸（１０）に被せ嵌めるステップ、
   − アーマチュアコア（１５）を被せ嵌めるステップ、
   を有している、自動車のリヤウインドシールドワイパのための電気式の駆動装置を製造する方法。
10. 前記ウォーム（１２）を、転造加工によって前記アーマチュア軸（１０）に形成して、該ウォーム（１２）を前記アーマチュア軸と一体的に形成することを特徴とする、請求項９記載の方法。
11. 前記アーマチュア軸（１０）を、前記転がり軸受（１１）を取り付けた後で、前記転がり軸受（１１）の側方に延在する少なくとも１つの領域において転造加工することを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。

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