KR100578699B1 - 전기 구동 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 차량의 와이퍼용 전기 구동 장치에 관한 것으로서, 이 전기 구동 장치는, 컵형상의 폴 하우징 내에 수용된 아마추어를 구비한 구동모터와, 동력취출 샤프트 상에 위치하며 구동모터의 아마추어 샤프트와 결합된 워엄과 맞물리는 하나 이상의 워엄 휠을 수용하기 위하여 폴 하우징 정면에 고정된 기어 박스를 둘러싼다. 이 동력취출 샤프트는, 아마추어 샤프트와 동력취출 샤프트 사이의 축 간격을 조정하기 위해서 기어 박스 내에서 회전될 수 있으며 그리고 이러한 회전이 유지된 상태로 조립될 수 있는 편심 부시 내에 배치되며, 이 편심 부시는 이 편심 부시의 원통형 외면으로부터 이격된 플랜지를 가지며, 여기서 편심 부시는 이 편심 부시가 플랜지로부터 이격된 위치에서보다 플랜지를 향하는 위치에서 더 큰 직경을 갖는다.
와이퍼, 폴 하우징, 축 간격, 기어 박스, 워엄, 워엄 휠, 편심 부시
Description
본 발명은 윈드실드 와이퍼에 유용한 전기 구동 장치에 관한 것이다. 이러한 전기 구동 장치는 공지(DE 44 19 769 A1)되어 있으며, 이 전기 구동 장치에는 동력취출 샤프트(power takeoff shaft) 상에 워엄 휠(worm wheel)이 배치되어 있다. 구동모터의 아마추어 샤프트(armature shaft)와의 사이에서 축 간격을 설정하기 위하여 동력취출 샤프트는 편심 부시(eccentric bush) 내에 지지된다. 이 편심 부시는 비교적 길고, 단차(graduation) 없이 구현되어 있으며, 억지 끼워맞춤에 의해 비교적 긴 비단차식 원통형 보어(ungraduated cylindrical bore) 내에서 하우징 내에 유지된다. 이러한 보어를 구비한 하우징은 일반적으로 금속 주조(metal casting)에 의해 제조된다. 편심 부시가 억지끼워맞춤으로 그 내부에 수용될 수 있도록 정밀한 공차로 제조되어야만 하는 하우징 내에 비교적 긴 보어를 구현하는 것은 주조 작업 이후의 집약적인 후가공을 필요로 하며, 대량 생산시 이는 매우 많은 비용을 소모한다.
다른 구동장치들은, 예를 들어 독일특허공개공보 제 DE 32 20 191 A1, 제 DE 32 35 622 A1, 제 DE 41 16 100 A1와 독일특허 제 DE 39 30 144 C2에 기재되어 있다.
다른 구동장치들은, 예를 들어 독일특허공개공보 제 DE 32 20 191 A1, 제 DE 32 35 622 A1, 제 DE 41 16 100 A1와 독일특허 제 DE 39 30 144 C2에 기재되어 있다.
워엄 기어가 사용되기 때문에, 윈드실드 와이퍼의 낮은 회전 속도와 동시에 높은 토크를 얻을 수 있다. 노이즈에 관하여, 자동차 윈드실드 와이퍼를 위한 이런 구동 장치의 요구조건을 충족시키기 위해서, 기어 맞물림(비틀림 측면 유격)은 제조 변화에 무관하게 일정하게 남아 있어야 한다. 제조 변화를 제거 또는 적어도 최소화하기 위해서, 동력취출 샤프트 및 아마추어 샤프트의 축 간격은 조립 동안 반드시 매우 정밀하게 설정되어야만 한다.
이것은, 예를 들어 아마추어의 미소한 기울임을 통하여 실시할 수 있다.
또한, 공지된 와이퍼모터에 있어서, 아마추어 샤프트와 동력취출 샤프트 사이의 축 간격은, 축 간격에 적합한 피치 원 직경(pitch circle diameter)을 각각 가지는 교체형 워엄 휠에 의해 설정될 수도 있다. 이때, 워엄이 고정된 상태로, 아마추어 샤프트와 동력취출 샤프트 사이에서 최적의 축 간격이 생성되는 특정 워엄 휠이 서로 다른 피치 원 직경으로 이루어진 다수의 워엄 휠 중에서 선택될 수 있다.
부가적으로, 반구형 치형부를 가지는 워엄 휠들이 사용되고, 이는 그들 아래에 하나 이상의 쐐기(shim)를 배치함으로써 동력취출 샤프트 상에 조절가능한 높이로 장착될 수 있으며, 결과적으로, 결합 직경은 다소 변화될 수 있고, 워엄과 위엄 휠 사이의 정확한 간격에 대해 설정될 수 있다. 그러나, 동력취출 샤프트와 워엄 휠을 조립하기 위해서, 복수의 서로 다른 피치 원 직경으로 이루어진 워엄 휠 또는 복수의 쐐기 같은 다수의 서로 다른 부품들이 필요할 뿐만 아니라, 동력취출 샤프트와 워엄 휠의 조립이 매우 많은 수의 단계를 포함하게 되어 시간을 많이 소모하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 전기 구동 장치는 종래 기술에 비해 보다 단순하고 경제적으로 이루어질 수 있다는 장점을 가진다. 특히, 편심 부시가 예로서, 동력취출 돔(dome)에 지지되어 있고, 일반적으로 주조 금속 부품인 기어 박스의 후가공이 불필요하며, 이는 워엄 휠로부터 먼 그 측면 상에서의 직경이 워엄 휠을 향한 그 측면상에서의 직경보다 작게 되는 편심 부시의 원통형 외면의 단차식 구현으로 인해, 기어 박스 내의 결과적인 보어가 대응적으로 단차화되고 짧아지며, 기억박스를 제조하기 위한 의도된 주조 작업시 기어 박스가 긴밀한 공차로 단순하게 제조될 수 있고, 완료된 주조 기어 박스의 몰드분리가 특히 단순하기 때문이다.
여기에 언급된 설비에 의해서, 규정된 구동 장치에 대한 개선의 유리한 개량이 가능하다.
이와 같은 편심 부시, 즉 그 보어가 편심적으로 배치되고 아마추어 샤프트와 동력취출 샤프트 사이의 축 간격을 설정하도록 회전될 수 있으며, 상대 회전에 대해 고정되는 방식으로 회전 상태로 장착될 수 있는 부시는 부가적인 워엄 휠 또는 쐐기 같은 부가적인 부품이 모두 생략될 수 있으며, 따라서, 재료 비용을 저감시킬 수 있다는 것과, 무엇보다도 매우 단순하며, 특히, 신속한 조립이 가능하다는 장점을 갖는다. 동력취출 샤프트와 아마추어 샤프트 사이의 원하는 축 간격의 설정은 편심 부시가 적소에 최종적으로 고정되기 이전에 편심 부시와 내부에 지지되어 있는 동력취출 샤프트를 단지 회전시키기만 하면 된다.
내부 보어의 편심도를 선택함으로써 비교적 큰 제조 변화도 보상될 수 있다.
순수히 원론적으로, 기어 박스 내의 편심 부시를 회전시키기 위한 대부분의 다양한 선택사항들이 가능하다. 하나의 유리한 실시예는 편심 부시가 무한히 단차화된 형태로 회전가능한 것을 제공한다. 이 방식으로, 아마추어 샤프트와 동력취출 샤프트 사이의 축 간격의 극도로 정밀한 설정이 달성될 수 있다.
다른 유리한 실시예에서, 편심 부시가 그 정면 단부 상에 구현된 플랜지에 고정되는 복수의 정지(detent) 소자들을 가지고, 이는 동일한 각도만큼 서로로부터 편위되며, 기어 박스 내에 상보적 형태로 제공된 정지 소자와 결합한다. 이들 정지 소자는 단계적인 편심 부시의 회전을 가능하게 할 뿐만 아니라, 동시에, 장착된 상태에서 상대 회전이 방지된 방식으로 서로 결합하는 정지 소자는 비틀림 방지 수단을 구현한다.
대부분의 요구 조건을 충족하는 양호한 실시예에서, 정지 소자는 각각 서로 약 30o의 각도로 편위된다.
편심 부시 자체는 대부분의 다양한 재료를 포함할 수 있다. 특히, 편심 부시의 제조의 단순성의 관점에서, 편심 부시는 양호하게 플라스틱으로 제조된다.
따라서, 예로서, 편심 부시는 사출 성형 부품의 형태로 제조될 수 있다.
특히 동력취출 샤프트의 베어링에 대한 오물질의 유입을 방지하기 위하여, 밀봉 립(sealing lip)이 편심 부시의 플랜지 상에 사출성형되는 것이 적합하다.
편심 부시 내의 동력취출 샤프트의 양호한 윤활을 보장하기 위해서, 편심 부시의 원통형 표면상에 윤활 홈이 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 예를 들어 -30oC에서 +80oC까지의 넓은 온도 범위에 걸쳐 사용하고 동력취출 샤프트 상으로 편심 부시가 수축하는 것을 방지하기 위해서, 편심 부시는 그 전체 길이에 걸쳐 슬릿이 형성된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 이하의 설명에 기초하여 그리고 첨부한 실시예에 관한 도면에 따른다.
도 1은 본 발명에 따른 구동장치의 기어 박스를 절단하여 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 구동장치의 기어 박스를 도시한 단면도.
도 4는 편심 부시가 삽입된 본 발명에 따른 구동장치의 저면도.
도 5는 편심 부시를 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 편심 부시를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절취하여 도시한 단면도.
도 7은 편심 부시에 장착된 밀봉 립을 도시하는, 도 6의 Ⅶ을 도시한 확대도.
도 8은 동력취출 샤프트의 베어링에 대하여, 본 발명에 따른 구동장치에 사용된 편심 부시의 상이한 위치들을 도시한 도면.
도 1과 도 2에 도시한 차량의 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 장치는 컵형상의 폴 하우징(pole housing: 10)을 포함하며, 이 폴 하우징 내에는 아마추어(armature)가 수용된다. 또한 폴 하우징(10)의 플랜지(13) 상에 컵형상의 기어 박스(20)가 그 정면 단부에서 고정된다. 기어 박스(20)에는 동력취출 샤프트(30) 상에 고정된 워엄 휠(worm wheel; 32)이 배치되며, 이것은 아마추어의 아마추어 샤프트(12)에 연결된 워엄(14)과 맞물린다. 이 워엄 휠(32)과 워엄(14)으로 구성된 워엄 기어는 와이퍼모터에 필요한 회전속도와 회전모멘트를 가능하게 한다.
아마추어 샤프트(12)와 워엄(14) 및 동력취출 샤프트(30)와 워엄 휠(32) 사이의 축 간격(a)을 정확하게 설정할 수 있도록, 동력취출 샤프트(30)는 편심 부시(40) 내에서 지지되며, 이 편심 부시는 기어 박스(20)에 형성된 돔(dome; 21)에 고정된다.
특히 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 편심 부시(40)는, 플랜지가 고정된 이 편심 부시의 정면 단부(41)에서, 동일한 각도로 상호 이격된 정지 소자들(42)을 가지며, 이 정지 소자(42)는 조립된 상태로 기어 박스(20)에 구현된 보조 정지 소자(22: 도 3 참조)와 맞물린다(도 2 참조). 특히 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 편심 부시(40)의 내부 보어(43)이나 원통형 내면은 편심(편심량 e)되어 배치된다.
도 4에서 동력취출 샤프트(30)가 기어 박스(20)의 편심 부시(40) 내에 조립된 상태를 개략적으로 도시한 바와 같이, 돔(21) 내에 편심 부시(40)를 조립한 상태에서는 돔(21) 내의 보어에 비교하여 동력취출 샤프트(30)가 편심량(e)만큼 편심되어 배치된다.
기어 박스(20) 내에 동력취출 샤프트(30)를 상기와 같이 편심되게 배치함으로써, 워엄(14)을 구비한 아마추어(12)와 워엄 휠(32)을 구비한 동력취출 샤프트(3) 사이의 축 간격(a)을 정확하게 설정할 수 있다. 이것은 예비조립된 상태에서 이루어지며, 워엄 휠(32)과 워엄(14)을 축 간격(a)은 편심 부시(40)를 동일 각도로 서서히 회전시켜 설정된다.
도 8에서는, 편심 부시(40)의 고정 전에 편심 부시의 상이한 위치를 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 축 간격(a)은 편심 부시(40)의 회전을 통하여 매우 작은 양만큼 변경될 수 있다. 편심 부시(40)의 회전위치를 간단히 파악하기 위하여 그리고 조립 및 배관을 위하여 정면 단부 상의 플랜지에는 노치(45)가 제공된다.
특히 도 3, 도 4, 도 5 및 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 정지 소자(42)들은, 예를 들어 상호 약 30o의 각도로 이격되어 배치된다. 또한 각각 필요한 조정성능과 정확도에 따라 알맞은 다른 각도로 배치된다. 원하는 축 간격(a)으로 수정되면, 곧이어 편심 부시(40)는 돔(21) 내에 고정되며, 이때 편심 부시(40)의 정지 소자(42)는 기어 박스(20)에 장착된 정지 소자(22)에 맞물리며 이로 인하여 기어 박스(20)에서 편심 부시(40)의 회전을 방지하는 방식으로 조립할 수 있다. 이러한 조립을 통하여, 예를 들어 약간 상이한 공차가 허용된 워엄 휠(32)이나 쐐기를 선택함으로써, 워엄 휠(32)의 위치를 동력취출 샤프트(30)의 축방향으로 변경시킬 수 있는 추가 부품을 필요로 하지 않아도 된다.
그 밖에도 축 간격(a)의 변경과 조절 그리고 조립을 매우 신속하게 실시할 수 있다.
편심 부시(40)는 주로 플라스틱으로 제작된다.
편심 부시(40)의 원통형 내면 상에는 윤활 홈(lubrication groove; 46)들이 제공되며, 이 윤활 홈을 통하여 편심 부시(40)에서 지지되는 동력취출 샤프트(30)가 최적으로 윤활될 수 있다. 이와 같은 동력취출 샤프트(30) 상에서, 이 구동장치들에 설정된 약 -30oC에서 약 +80oC까지의 큰 온도영역 때문에 그리고 낮은 베어링 유격(bearing play) 때문에 발생될 수 있는 열적 수축을 방지하기 위하여, 편심 부시(40)에는 슬릿이 형성될 수 있다.
특히 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 편심 부시의 원통형 외면(48)은 원통형 편심 부시(40)가 플랜지(41)를 향하는 그 측면 상에서 플랜지로부터 이격된 측면 상에서보다 더 큰 직경(Da1 > Da2)을 갖는 식으로 단차부가 형성된다. 이러한 편심 부시(40)의 형성을 통하여, 특히 금속 주조부품으로 이루어진 기어 박스(20)의 후가공이 필요없게 된다. 마찬가지로 단차 형성된 외경을 갖는 구동취출 돔(21)을 추가로 형성함으로써, 기어 박스(20)의 한쪽 위치로부터 몰드를 개방할 수 있으며, 이를 통해서 매우 양호한 동축의 보어가 형성된다. 이때 플랜지(41)는 워엄 휠(32)을 위한 돌출 평면(run-up face)으로서 작용하며 축의 경계를 설정한다.
편심 부시(40)의 횡단면 축소(Da1으로부터 Da2까지)는 편심 부시(40)의 길이방향 신장의 대략 중간 영역에 제공된다. 또한 도 6에 도시한 바와 같이, 횡단면 축소는 다소 중간 영역의 외부, 즉 플랜지(41)를 향하는 영역에 더 근접하게 제공될 수 있다.
그뿐만 아니라 편심 부시(40)는 플랜지(41)를 향하는 위치에서 동력취출 샤프트(30)의 베어링에 이물질의 유입을 방지하는 사출 성형된 밀봉 립(49)을 갖는다. 이 밀봉 립(49)은 편심 부시(40)의 내부 보어에 장착되고, 편심 부시(40)의 축을 향해 약간 돌출(도 7과 비교)하며 동력취출 샤프트에 접촉 압력을 가하면서 동력취출 샤프트(30)가 조립된 상태로 이에 대항하여 놓인다.
Claims (11)
- 자동차의 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 장치에 있어서, 실질적인 컵형상 폴 하우징(10) 내에 수용된 아마추어를 구비하고, 동력취출 샤프트(30) 상에서 지지되는 하나 이상의 워엄 휠(32)을 수용하기 위한 상기 폴 하우징(10)에 정면 단부에 의해 고정되는 기어 박스(20)를 포함하는 구동 모터를 포함하고,상기 워엄 휠은 구동 모터의 아마추어 샤프트(12)에 연결된 워엄(14)과 맞물리고,상기 동력취출 샤프트(30)는 편심 부시(40) 내에서 지지되며,상기 편심 부시(40)는 상기 아마추어 샤프트(12)와 동력취출 샤프트(30) 사이의 축 간격(a)을 설정하기 위해서 기어 박스(20) 내에서 회전할 수 있고, 기어 박스 내에서, 상대 회전이 방지되는 방식으로 회전하도록 장착되며, 원통형 외면(48)으로부터 돌출하는 플랜지(41)를 가지며,상기 편심 부시(40)는 상기 플랜지(41)를 향한 측면 상에서 상기 플랜지(41)로부터 먼 다른 측면보다 더 큰 직경을 갖도록, 단차부 형태로 구현되는 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)는 무한 단차부화된 형태로 회전가능한 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)는 복수의 정지 소자(42)를 가지고,상기 정지 소자는 정면 단부 상에 구현된 플랜지(41)에 고정되며, 서로 균등한 각도로 편위되며, 상기 기어 박스(20) 내의 상보적 형태로 제공된 정지 소자(22)와 결합하는 전기 구동 장치.
- 제 3 항에 있어서, 각 정지 소자(42, 22)는 약 30o 각도로 각각 서로 편위되는 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)는 플라스틱으로 이루어지는 전기 구동 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 축을 향해 돌출하는 밀봉 립(49)은 상기 편심 부시(40)의 플랜지(41) 상으로 사출성형되는 전기 구동 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)의 원통형 내면 상에는 윤활 홈들(46)이 형성되는 전기 구동 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)는 그 전체 길이에 걸쳐 축방향 슬릿이 형성되는 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)는 기어 박스(20) 내에서 억지끼워맞춤에 의해 유지되는 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 편심 부시(40)의 종방향 길이의 중앙 영역에서, 상기 편심 부시(40)의 횡단면 축소(Da1로부터 Da2까지)가 제공되는 전기 구동 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플랜지(47)를 향한 영역에 보다 근접한 상기 편심 부시(40)의 종방향 길이의 중앙의 다소 외측 영역에서, 상기 편심 부시(40)의 횡단면 축소(Da1로부터 Da2까지)가 제공되는 전기 구동 장치.
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