KR101044902B1 - 전기 구동 유닛 - Google Patents

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KR101044902B1
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Abstract

본 발명은 구동 모터와 기어 장치를 포함하고, 하우징(20)이 제공되며, 상기 하우징 내에 적어도 기어 장치가 배치되고, 상기 기어 장치는 아마추어 샤프트(12)를 통해 상기 구동 모터에 연결된 웜(14) 및 피동 샤프트(30) 상에 지지된 웜휠(32)을 포함하고, 상기 피동 샤프트(30)는 편심 부시(40, 50) 내에 지지되고, 상기 편심 부시는 상기 아마추어 샤프트(12)와 상기 피동 샤프트(30) 사이의 축선 간격의 조절을 위해 회전될 수 있고, 회전된 상태에서는 상기 하우징(20)에 회전 불가능하게 조립될 수 있는, 특히 차량의 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 유닛에 관한 것이고, 이것은 상기 피동 샤프트(30)를 지지하기 위해, 상기 편심 부시(40, 50)는 지지부(43, 52)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전기 구동 유닛, 하우징, 아마추어 샤프트, 피동 샤프트, 웜, 웜휠.

Description

전기 구동 유닛{Electric drive unit}
본 발명은 전기 구동 유닛, 특히 차량의 윈드실드 와이퍼의 전기 구동 유닛에 관한 것이다.
DE 198 21 079 A1에는 웜휠이 피동 샤프트 상에 지지되는 전기 구동 유닛이 공지되어 있다. 상기 피동 샤프트와 구동 모터의 아마추어 샤프트 사이의 축선 간격의 조절을 위해 피동 샤프트가 편심 부시 내에서 지지된다. 편심 부시는 계단부를 가지고 하우징에서 원통형 보어 내에 프레스 피팅에 의해 고정된다. 보어를 가진 하우징은 통상적으로 금속 주조에 의해 제조된다.
사용된 웜 기어 장치에 의해 윈드실드 와이퍼의 낮은 속도 및 동시에 높은 토크가 달성될 수 있다. 이러한 차량 윈드실드 와이퍼용 구동 유닛에 대한 소음 요구 조건을 충족시키기 위해, 웜 기어 장치의 치열 결합은 제조 공차와는 무관하게 일정하게 유지되어야 한다. 하우징의 보어 내에서 편심 부시의 회전에 의해 제조 공차가 보상될 수 있고, 상기 하우징에서 피동 샤프트와 아마추어 샤프트의 축선 간격이 조립시 매우 정확하게 조절된다.
아마추어 샤프트와 피동 샤프트 사이의 상이한 간격을 야기할 수 있는 제조 공차 외에, 제조 부정확성에 의해서도 보어는 하우징 내에서 피동 샤프트의 축방향에 대해 경사져서 연장될 수 있다. 이것은 구동 유닛의 조립 이후에 피동 샤프트 및 편심 부시에 대한 압력 상승을 야기하며, 상기 압력 상승은 편심 부시 내의 피동 샤프트의 가이드의 마모를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 부품의 제조 및 조립의 정확성에 대한 요구를 높이지 않으면서 편심 부시 내의 마모를 최소화하는 것이다.
상기 목적은 청구범위 제 1항에 따른 전기 구동 유닛에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 실시예들은 종속항에 제시된다.
본 발명에 따라 특히 차량 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 유닛이 제공된다. 구동 유닛은 구동 모터와 기어 장치를 포함하고, 하우징이 제공되며, 상기 하우징 내에 적어도 기어 장치가 배치된다. 기어 장치는 아마추어 샤프트를 통해 구동 모터에 연결된 웜 및 피동 샤프트에 지지된 웜휠을 포함한다. 피동 샤프트는 편심 부시 내에 지지되고, 상기 편심 부시는 아마추어 샤프트와 피동 샤프트 사이의 축선 간격의 조절을 위해 회전될 수 있고, 회전된 상태에서는 회전 불가능하게 하우징에 조립될 수 있다. 편심 부시는 피동 샤프트를 지지하기 위해 지지부를 포함한다.
본 발명에 따른 전기 구동 유닛은, 간단하게 제조될 수 있다는 장점을 가진다. 편심 부시에 지지부가 제공됨으로써, 조립하는 동안 편심 부시가 삽입되는 하우징 내의 보어의 방향은 축방향에 정확하게 상응하지 않아도 된다. 또한, 조립시 지지부에 작은 기계적 부하가 작용하는데, 그 이유는 편심 부시의 삽입시 힘이 편심 부시에만 제공되기 때문이다.
지지부는 피동 샤프트를 둘러싸고 피동 샤프트와 편심 부시 사이의 응력으로 인한 압력을 흡수한다. 응력은 특히 피동 샤프트의 축선과 편심 부시의 축선이 평행하지 않음으로써 야기될 수 있다.
지지부는 제 1 베어링과 제 2 베어링을 포함하고, 이들은 피동 샤프트를 따라 편심 부시 내에 배치되고, 사이 공간을 형성한다. 사이 공간은 편심 부시 내의 피동 샤프트를 따른 모세관 작용을 감소시키는데 이용되고, 상기 모세관 작용에 의해 물이 하우징의 내부에 도달할 수 있다. 또한, 2개의 서로 분리된 베어링들이 제공됨으로써 저렴하며 조립시 간단하게 취급될 수 있는 소형 베어링이 제공될 수 있다. 또한, 2개의 베어링이 제공됨으로써 베어링의 길이가 임의로 조정될 수 있고, 베어링을 변경할 필요는 없다.
바람직하게 지지부는 플라스틱 베어링을 가진다. 플라스틱 베어링은 조립시 편심 부시 내에 삽입될 수 있고, 바람직하게 편심 부시와 관련하여 박벽으로 형성된다. 박벽 형성은 편심 부시의 열 방출을 개선시키며, 편심 부시 내로 베어링을 압입할 필요가 없다.
베어링은 소결 베어링을 포함할 수 있고, 상기 소결 베어링은 편심 부시 내에 삽입된다. 마찬가지로 베어링은 롤링 베어링을 포함할 수 있다.
오염 입자가 편심 부시를 통해 하우징의 내부에 도달할 수 있는 것을 방지하기 위해, 지지부는 하나 또는 다수의 밀봉 립을 포함할 수 있고, 상기 밀봉 립은 구동 유닛이 조립된 상태에서 피동 샤프트에 접촉한다. 바람직하게 밀봉 립은 제 1 및/또는 제 2 베어링에 배치된다. 바람직하게 밀봉 립은 하우징 외부를 향한 편심 부시의 단부에 설치된다.
편심 부시는 프레스 피팅에 의해 하우징 내에 고정될 수 있다. 마찬가지로 편심 부시는 록킹 부재에 의해 하우징의 보어 내에 고정될 수 있다. 이로 인해 편심 부시의 조절된 회전이 고정될 수 있으므로, 구동 샤프트와 피동 샤프트 사이의 축선 간격이 조립 후에 더 이상 변경될 수 없다.
특히 프레스 피팅은 편심 부시의 무단 회전을 가능하게 하므로, 아마추어 샤프트와 피동 샤프트 사이의 축선 간격이 매우 정밀하게 조절될 수 있다
본 발명의 바람직한 실시예는 하기에서 첨부된 도면을 참고로 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 구동 유닛의 평면도,
도 2는 도 1의 라인 II-II을 따른 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 구동 장치의 기어 장치 하우징의 단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 전기 구동 유닛용 편심 부시의 측면도,
도 4b는 도 4a에 따른 편심 부시의 평면도,
도 4c는 도 4a에 따른 편심 부시의 단면도,
도 5는 편심 부시의 다른 실시예의 단면도,
도 6a는 편심 부시의 가능한 다른 실시예,
도 6b는 도 6a에 따른 편심 부시의 평면도,
도 6c는 도 6a에 따른 편심 부시의 단면도,
도 7a는 밀봉 립을 포함하는 편심 부시의 다른 실시예,
도 7b는 밀봉 립과 플랜지를 포함하는 편심 부시의 다른 실시예.
도 1 및 도 2에 도시된, 차량 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 유닛은 실질적으로 포트형 폴 하우징(10)을 포함하고, 상기 폴 하우징 내에 구동 모터(도시되지 않음)가 제공된다. 폴 하우징(10)의 플랜지(13)에 실질적으로 마찬가지로 포트형의 기어 장치 하우징(20)이 고정된다. 구동 모터는 아마추어 샤프트(12)를 구동시킨다.
기어 장치 하우징(20) 내에 피동 샤프트(30)에 고정된 웜휠(32)이 배치되고, 상기 웜휠은 구동 모터의 아마추어 샤프트(12)에 연결된 웜(14)과 맞물린다. 웜휠(32)과 웜(14)으로 이루어진 웜 기어 장치는 와이퍼 모터에서 요구되는 속도 및 토크를 가능하게 한다.
아마추어 샤프트(12)와 피동 샤프트(30) 사이의 정확한 축선 간격(a)을 조절할 수 있기 위해, 피동 샤프트(30)가 편심 부시(40) 내에 지지되고, 상기 편심 부시는 기어 장치 하우징(20)의 보어(21) 내에 고정된다.
플랜지(13)는 편심 부시의 조립을 용이하게 하는데, 그 이유는 상기 플랜지가 그립핑 공구용 고정 부재를 형성하기 때문이다. 그러나 플랜지(13)는 생략될 수도 있다.
기어 장치 하우징(20) 내의 보어(21)는 하나의 균일한 직경을 가질 수 있거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 상이한 직경에 의해 계단형으로 구현될 수도 있다. 이 경우 횡단면 변경부는 바람직하게 보어(21)의 중앙에 배치되지만, 또한 기어 장치 하우징(20)의 보어(21)의 단부 방향으로 배치될 수도 있다.
도 4a에는 편심 부시(40)의 가능한 실시예가 도시된다. 편심 부시(40)는 열 방출의 개선을 위해 바람직하게 금속으로 제조되며, 2개의 상이한 외경(D1 및 D2)을 가진다. 편심 부시(40)의 단부, 바람직하게 더 큰 직경(D1)을 가진 단부에 플랜지(41)가 설치된다. 편심 부시(40)의 이러한 형성에 의해 특히 금속 주조품인 기어 장치 하우징(20)의 후가공이 방지된다.
편심 부시(40)에 상응하게 마찬가지로 2개의 상이한 직경을 가진 보어(21)가 상보적으로 형성됨으로써, 기어 장치 하우징(20)의 한 측면으로부터의 이형(demoulding)이 가능해지고, 이로 인해 보어(21)의 매우 양호한 동축성이 달성된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 편심 부시(40)는 가이드 보어(42)를 포함하고, 상기 가이드 보어는 편심 부시(40)의 중심 축선에 대해 평행하게 및 편심으로 오프셋 배치된다. 보어(21) 내에 편심 부시(40)가 조립된 상태에서 편심 부시의 회전은 피동 샤프트(30)와 아마추어 샤프트(12) 사이의 축선 간격을 결정한다. 편심 부시(40)의 회전은, 규정된 축선 간격이 달성되도록 선택되므로, 자동으로 더 큰 제조 편차가 보상될 수 있다.
도 4c는 편심 부시(40)의 가이드 보어(42) 내에 베어링(43)이 배치되어 있는 것을 도시한다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 베어링(43)은 연속적으로 연장하고, 플라스틱 베어링, 소결 베어링 또는 롤링 베어링을 가질 수 있다. 베어링(43)은 실질적으로 편심 부시(40)의 가이드 보어(42) 내에 고정 설치되고, 피동 샤프트를 완전히 둘러싸며, 즉 베어링(43)의 내부 반경은 실질적으로 피동 샤프트의 반경에 상응한다. 베어링(43)은 피동 샤프트와 편심 부시(40) 사이의 응력을 흡수하는데 사용되고, 그렇지 않은 경우 상기 응력은 구동 유닛의 편심 부시(40)의 마멸 또는 마모 증가를 야기한다. 특히 베어링 없이 일체형 편심 부시를 조립하는 경우 피동 샤프트가 이동되는 가이드 보어에 대한 강한 응력이 발생한다. 이는 삽입된 지지부를 포함하는 편심 부시를 다수의 부분으로 형성함으로써 방지될 수 있다.
마찰에 의해 발생하는 열을 신속하게 편심 부시(40)를 통해 하우징으로 방출하기 위해, 베어링(43)은 바람직하게 박벽으로 구현된다. 베어링(43)의 벽은 열 발생에 의한 손상 또는 마모 증가를 저지하도록 선택된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 지지부는 2개의 부분, 즉 제 1 베어링(44)과 제 2 베어링(45)으로 구성될 수 있다. 2개의 베어링들(44, 45)은 각각의 길이를 갖고, 공통의 길이는 편심 부시(40)의 가이드 보어(42)의 길이보다 짧고, 바람직하게 부시의 대향 배치된 2개의 단부들에 배치됨으로써, 2개의 베어링들(44, 45) 사이에 사이 공간이 형성된다.
피동 샤프트의 마찰을 더욱 감소시키기 위해, 사이 공간은 바람직하게 윤활제로 채워진다. 그러나 또한 사이 공간(46)은 다른 물질 또는 공기로 채워질 수 있다. 또한 사이 공간은, 피동 샤프트(30)와 베어링(44, 45)의 내부면 사이에 형성되는 모세관 작용을 감소시키는 장점을 가진다. 모세관 작용으로 인해 습기가 하우징(20)의 내부에 도달될 수 있다. 또한, 피동 샤프트의 지지부의 길이는 자유롭게 선택될 수 있고, 이 경우 베어링들(44, 45)은 변경되지 않는다. 사이 공간(46)의 길이만 변경된다.
도 6에는 편심 부시(50)의 다른 실시예가 도시된다. 편심 부시(50)는 도 4a에 따른 편심 부시와 달리 단부에 플랜지를 가지지 않는다. 편심 부시(50)는 편심 보어(51)를 포함하고, 상기 편심 보어는 실질적으로 축에 대해 평행하게 연장된다. 도 6c에는, 베어링이 편심 부시(50) 내에 어떻게 배치될 수 있는지가 도시된다. 상기 베어링(52)은, 도 7a에 도시된 바와 같이, 밀봉 립(53)을 가질 수 있고, 상기 밀봉 립은 베어링 또는 편심 부시(50)의 하나 또는 2 개의 단부에 배치된다.
하나의 베어링 대신 2개 또는 다수의 베어링들(54, 55)이 사용되면, 편심 부시(50)의 단부를 향한 각각의 베어링(54, 55)의 단부는 밀봉 립(53)을 포함할 수 있다. 밀봉 립(53)은 오염 입자가 구동 유닛의 외부로부터 기어 장치 하우징(20)의 내부에 도달할 수 있는 것을 저지한다.
2개의 베어링들(54, 55)의 사용시 그 사이에 놓인 중공 챔버(56)는 습기가 기어 장치 하우징(20)의 내부 공간으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한 베어링의 형성은, 특히 베어링이 편심 부시(40, 50)의 제조 이후 추후에 삽입되는 경우, 베어링용 재료가 절약될 수 있다는 장점을 가진다. 피동 샤프트(30)는 구동 유닛의 작동시 더 이상 편심 부시(40, 50)의 가이드 보어의 내벽에서 움직이는 것이 아니라, 거기에 배치된 베어링 내에서 움직이기 때문에, 가급적 정확한 가이드 보어의 제조 비용이 감소될 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량의 윈드실드 와이퍼용 전기 구동 유닛으로서, 구동 모터와 기어 장치를 포함하고, 하우징(20)이 제공되며, 상기 하우징 내에 적어도 기어 장치가 배치되고, 상기 기어 장치는 아마추어 샤프트(12)를 통해 상기 구동 모터에 연결된 웜(14) 및 피동 샤프트(30) 상에 지지된 웜휠(32)을 포함하고, 상기 피동 샤프트(30)는 편심 부시(40, 50) 내에 지지되고, 상기 편심 부시는 상기 아마추어 샤프트(12)와 상기 피동 샤프트(30) 사이의 축선 간격의 조절을 위해 회전될 수 있고, 회전된 상태에서는 회전 불가능하게 상기 하우징(20)에 조립될 수 있는 전기 구동 유닛에 있어서,
    상기 피동 샤프트(30)를 지지하기 위해, 상기 편심 부시(40, 50)는 지지부(43, 52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부는 제 1 베어링(44, 54)과 제 2 베어링(45, 55)을 포함하고, 상기 베어링들은 상기 피동 샤프트(30)를 따라 상기 편심 부시(40, 50) 내에 배치되어 사이 공간(46, 56)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 지지부(43, 52)는 플라스틱 베어링인 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  4. 제 3항에 있어서,
    열을 신속하게 방출하기 위해, 상기 플라스틱 베어링(43, 52)이 박벽으로 구현되는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 지지부(43, 52)는 소결 베어링인 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 지지부(43, 52)는 롤링 베어링인 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 지지부(43, 52)는 하나 또는 다수의 밀봉 립(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 베어링(44, 54), 상기 제 2 베어링(45, 55), 또는 상기 제 1 및 제 2 베어링(44, 54, 45, 55)은 상기 밀봉 립(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 편심 부시(40, 50)는 윤활제용 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 편심 부시(40, 50)는 프레스 피팅에 의해 상기 하우징(20) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 편심 부시(40, 50)는 록킹 부재에 의해 상기 하우징(20)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유닛.
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