KR20000068343A - 전기 구동 유니트 - Google Patents

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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
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Abstract

본 발명은 실질적으로 항아리형인 모터 하우징 또는 폴하우징(10)에 내장된 고정자와, 전방측이 모터 하우징(10)에 고정되어 있어서 기어 커버(50)에 의해 폐쇄가능하게 구성되며 변속부재(21, 22)를 수납하기 위해 실질적으로 항아리형인 기어 하우징(20)을 포함하는 전기 구동 유니트, 특히 차량의 유리창 와이퍼용 전기 구동 유니트에 있어서, 상기 기어 하우징(20) 또는 모터 하우징(10)내에는 폐쇄가능한 개구(31)가 형성되어 있어서 이 개구를 통하여 탄소브러쉬(42, 43, 44)를 이송시키는 브러쉬 캐리어(40)가 방사상 방향으로 구동모터의 정류자(11) 위로 밀어질 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트에 관한 것이다.

Description

전기 구동 유니트{ELECTRIC DRIVE UNIT}
상기한 바와 같은 유형의 전기 구동 유니트는 예를 들어 DE 32 20 191 A1, DE 32 35 622 A1, DE 39 30 144 C2와 아울러 DE 41 16 100 A1에 근거한다.
이러한 구동 유니트에 있어서의 문제점은 고가이며 따라서 다수개의 독립된 개별부품을 조립하는 데에 소요되는 비용이 크다는 점이다. 여기서는 여러 가지 기성 구성제품단을 조립하는 데에 또는 개별부품들을 조립하는 데에 특히 매우 많은 조인트장치가 필요하다. 여기서 특히 문제가 되는 점은 정류자에 대는 브러쉬를 조립하는 데 있다. 이 브러쉬는 종래의 장치에서는 모터축을 감싸는 원형의 브러쉬 캐리어에 고정되어 있다. 상기 브러쉬는 소정의 압축력을 가해 상기 정류자에 장착해야만 하기 때문에, 조립시에는 방사상 방향으로 외측을 향하여 상기 브러쉬를 밀어 그 지점에 고정시켜서 브러쉬가 역행이동되어을 경우에 모터축이 정류자와 함께 개구 안으로 유입될 수 있도록 브러쉬를 장착해야만 했다. 이러한 고비용을 초래하는 장착방식은 약간의 기술을 요할 뿐만 아니라 특히 전기 구동 유니트의 기계적 장착과 관련하여 생각해 볼 때 매우 불편하다.
본 발명은 실질적으로 항아리형인 폴하우징에 내장된 고정자와, 전방측이 상기 폴하우징에 고정되어 있으며 기어 커버에 의해 폐쇄가능한 변속부재를 수납하기 위한 실질적으로 항아리형인 기어 하우징을 포함하는 전기 구동 유니트, 특히 자동차의 유리창 와이퍼용 전기 구동 유니트에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 구동 유니트의 개략적 분해도.
도 2 는 도 1에 도시된 본 발명의 전기 구동 유니트의 기어 커버의 평면도.
도 3a, 3b 및 3c 는 본 발명에 따른 구동 유니트의 브러쉬 캐리어의 여러 가지 조립절차를 도시한 도면.
도 4a 및 4b 는 도 4a 및 4b에 도시된 조립단계로 상기 브러쉬 캐리어를 조립했을 경우에 동력비를 도시한 개략도.
따라서 본 발명은 상기 구동 유니트가 가능한 한 간단한 구성을 갖도록 그리고 이로써 가능한 한 최소의 구성요소로써 또는 기성 구성부품으로써 간단한 조립방식으로 조립될 수 있도록 한 상기 유형에 따르는 전기 구동 유니트를 재구성하려는 목적을 갖는다.
상기한 목적은 서두에 언급한 유형의 본 발명에 따르는 전기 구동 유니트에 의해, 기어 하우징 내에 또는 폴하우징 내에 폐쇄가능한 개구를 형성해 두어 이 개구를 통하여 탄소브러쉬를 운반하는 브러쉬 캐리어가 방사상 방향으로 정류자를 거쳐 이동가능하도록 구성함으로써 성취된다.
개구를 통과하여 탄소브러쉬를 운반하는 브러쉬 캐리어가 방사상으로 정류자를 거쳐 이동가능하게 구성된, 폴하우징 내에 형성된 또는 기어 하우징 내부의 개구는 특히 상술한 바대로 정류자를 원위에 형성시켜 역행이동 지점에 고정된 브러쉬 안으로 유입시켜야만 하는 번거로움을 없애준다는 효과를 제공한다. 또한, 전체 브러쉬는 브러쉬 캐리어를 사용하여 동시에 방사상으로 정류자로 이동된다. 이로써 상기 탄소브러쉬의 측면 조립이, 특히 상기 변속부재의 측면 조립과 함께 가능해진다. 또한 상기 탄소브러쉬를 이상과 같이 고정시키는 방법은 예를 들어 폐기용 탄소브러쉬의 분해 또한 간단하게 한다. 특히 완전 구동장치를 조립하는 데에 단지 두 조인트장치만을 필요로 한다는 점, 즉 모터 축방향으로 하나의 조인트장치와 모터 축방향에 직각으로 하나의 조인트 장치, 이와 같이 두 개의 조인트장치만을 필요로 한다는 점이 매우 효과적이다.
원칙적으로 볼 때 상기 개구는 기어 하우징 내에 뿐만 아니라 폴하우징 내에도 또는 상기 양 하우징 사이에 형성 가능하다. 예를 들어 상기 개구는 폴하우징 내에서 형성가능하며 분리 커버에 의해 폐쇄 또한 가능하다.
조립의 단순성을 고려해 볼 때, 본 발명의 장점은 상기 개구가 기어 하우징 내에 형성되어 있기 때문에 이 하우징과 더불어 기어 커버에 의해 폐쇄가능하다는 점이다.
특히 구동모터를 회전수에 따라 조종 가능하도록 하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 개구 안에 모터축에 고정된 하나의 원형자석이 형성되어 있어서 기어 커버 내측에 고정된 도전성기판 위에 장착된 자석센서가 그 회전상태를 감지할 수 있도록 한 점이다. 이러한 배치방식으로 인해 상기 자석 센서는 매우 간단한 방식으로 조립될 수 있으며 정교하게 상기 원형자석을 조절할 수 있다. 따라서 구동모터 축의 회전상태를 매우 간단한 방법에 따라 정확하게 감지할 수 있게 된다.
특히 상기 전기 스위칭부재의 간단한 조립을 고려해 볼 때 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 기어 커버의 내측에 전기 스위칭부재가 고정되어 있어서, 이 부재가 압축스크린에 의해 용접연결되거나 또는 도전성기판을 통해 납땜연결되어 상호간 전기적으로 연통하도록 연결되어 있으며 또한 상기 기어 커버와도 조립가능하다는 점이 매우 효과적이다.
이러한 방식으로 전체 전기 스위칭부재는 앞쪽으로 기어 커버의 내측에 장착되고 기어 커버를 조립함으로써 구동모터와의 전기적 접촉이 이루어진다.
특히 상기 전기 스위칭부재는 노이즈 제거부재를 포함하고 있다. 예를 들어, 방해차단 스풀, 방해차단 커패시터 및 다른 방해차단 구성요소 예를 들어 다이오드나 트랜지스터와 같은 류의 부재를 포함한다. 이러한 장치는 기어 커버를 조립했을 시에 커버용으로 형성된 기어 하우징 내의 포켓 안에 장착된다.
아직까지는 상기한 브러쉬 캐리어의 구성에 관한 것과 같은 명세서는 공지된 바 없다. 바람직한 실시예로서는, 브러쉬 캐리어에 사실상 반달형태의 캐리어기판을 형성하여 이 기판에서 브러쉬가 각각 동일한 각도로 상호 대향하여 오프세트되도록 방사상으로 스프링처럼 고정되어 있어서 양쪽의 가장 바깥쪽 브러쉬가 180°이하의 각도로 폐쇄될 수 있게 형성되어 있다.
조립된 상태에서는 언제나 정류자에 붙어 있도록 그리고 정류자의 표면에 생긴 작은 불균일과 탄소브러쉬의 마모사용도를 균일하게 조정하기 위해서 본 발명에서는 바람직한 방식에 따라 브러쉬가 스프링의 복귀력에 대향하는 방향으로 이동하듯이 안내되도록 설치하였다. 이와 같은 브러쉬의 스프링형 배치는 또 하나의 바람직한 방식에 따라 정류자 위에 형성된 브러쉬가 브러쉬 캐리어 위로 간단히 밀어젖혀질 수 있도록 한다.
특히 브러쉬가 정류자에 잘 부착될 수 있도록 하기 위해 본 발명의 효과적인 방법에 따라 브러쉬를 정류자를 향한 측면에 정류자에 안착된 둥근 압착면을 형성하여 이 압착면이 브러쉬가 조립된 상태에서 정류자에 부착되도록 한다.
상기 브러쉬를 브러쉬 캐리어에 형성된 브러쉬에 밀어 젖히는 방식으로 간단하게 조립하기 위해서는 본 발명의 바람직한 구성에 따라 브러쉬의 측면을 약간 경사지게 구성하여 정류자 위로 밀어젖힐 때 스프링의 복원력에 대항하는 힘이 최대한 커지도록 한다.
이런 방식으로 브러쉬를 가이드 내에 있는 스프링의 복원력에 대향하여 밀어젖혀질 수 있도록 한다. 동시에 가능한 한 적은 힘이 이것으로 인해 발생하는 힘에 수직으로 발생하여 이로 인해 마찰이 야기되도록 한다.
조립장착이 간단해 질 수 있도록 하기 위해 브러쉬 캐리어를 기어 커버에 고정시킬 수 있으며 기어 커버와 함께 조립하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로 상기한 방법에 따라 비방해부재의 전체적인 전기 회로 부재 뿐만 아니라 동시에 브러쉬도 한 단계의 절차로써 기어 커버와 함꼐 장착될 수 있다.
또한 브러쉬 캐리어는 기어 커버와 관계 없이 독립적으로 장착 가능하다.
본 발명의 다른 요지들과 효과들에 대해서는 이하의 설명에 따른 대상물과 실시예의 도면설명에서 상술한다. 차량의 창유리 와이퍼용 전기 구동 유니트는 도 1에 도시되어 있으며 폴하우징(10)을 포함한다. 상기 하우징 내에는 영구자석과 고정자축에 회전가능하도록 설치된 고정자권선과 아울러 경우에 따라서는 상기 고정자축에 설치된 원형자석 및 또하나의 전자모터의 기존 부품이 내장되어 있다(도시되지 않음).
상기 폴하우징(10)의 전방측에는 실질적으로 항아리형인 기어 하우징(20)이 플랜지에 고정되어 있다. 상기 기어 하우징(20)에는 변속부재, 즉 톱니바퀴(21)가 설치되어 있다. 상기 톱니바퀴는 구동모터의 고정자축과 연결된 웜(22) 안으로 맞물려있다. 상기 기어 하우징(20)은 자신의 폴하우징(10)을 향한 측에 개구(31)가 형성되어 있다. 이 개구를 통해서 정류자(11)가 자유롭게 전진할 수 있도록 설치되어 있다. 상기 기어 하우징(20) 안에는 또 하나의 상기 웜(22)에 인접하도록, 상기 기어 커버(50)가 조립된 상태에서 포켓(23)이 기어 커버(50)에 고정된 비방해부재(60, 61) 내에(도 2 참조) 형성되어 있다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 볼베어링(24)이 예를 들어 도시된 바와 같이 기어 하우징(20) 내에 형성된 벽(32) 내에 모터축을 지지할 수 있도록 구비되어 있다. 상기 볼베어링(24)은 종래에 방식대로 고정클램프(25)로 안전하게 고정되어 있다.
상기 웜(22)을 구비한 모터축은 웜(22)을 향한 측에 리프 스프링(26)이 바이어스되어 있어서, 상기 리프스프링(26)의 일측 말단에 형성된 이른바 스타트 기어 클러스터(27)를 가압하고, 이로써 일측에서는 축상으로 자유운동하는 상기 고정자축으로의 지지가 그리고 타측에서는 상기 볼베어링(24)의 소정 바이어스가 가능해진다.
기어 하우징(20) 내의 개구(31)를 통해서 글로스(40: gloss)로 도시된 브러쉬 캐리어가 캐리어에 고정된 브러쉬(42, 43, 44)와 함께 방사상 방향으로 정류자(11)로 이동할 수 있다. 여기서 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 방사상 방향으로 복원스프링(47; 도 3)의 복원력을 대향하도록 밀어젖혀지며, 밀어넣은 상태에서는 정류자(11)의 외측표면으로 가압된다.
이와 같은 종류의 브러쉬 캐리어(40)를 조립하기 위한 여러 단계들은 도 3a, 3b 및 도 3c에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3a에 도시된 조립단계의 동력비는 도 4a에 도시되어 있으며 반면 도 3b에 도시된 조립단계의 동력비는 도 4b에 개략적으로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 탄소브러쉬(42, 43, 44)는 실질적으로 반달형인 캐리어기판(41) 위에서 서로 소정각도로 대향하도록 오프세트되어 있다. 외측의 두 브러쉬(42, 44)는 180°이하의 각도만큼 둘러싼다. 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 가이더(48) 내에서 상기 복원스프링(47)의 복원력에 대향하여 튕겨지도록 지지되어 있다. 따라서 브러쉬는 브러쉬 캐리어(40)를 밀어붙이면 가이더(48) 내에 있는 정류자(11)로 밀어젖혀지고 조립된 상태에서는 스프링(47)의 스프링력에 의해 정류자(11)에 가압된다. 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 하측에 상기 정류자(11)로 가압되는 둥근 압축면(46)이 있어서, 이 압축면이 조립된 상태에서는 정류자(11)에 접촉되어 이 정류자를 형합적으로 둘러싼다.
또한 상기 브러쉬는 경사지게 구성되어 정류자(11) 쪽으로 밀어붙일 경우에는 최대 크기의 상기 스프링(47)의 복원력에 대항하는 힘(F1)을 발생한다(도 4). 경사부(45)는 마찬가지로 원통형 구조를 갖는다.
도 3a에 도시된 바와 같이 상기 브러쉬 캐리어(40)는 연결방향(B)으로 정류자(11)에 밀어붙혀진다. 이로써 상기 양측의 최외측 탄소브러쉬(42, 44)의 경사부(45)가 정류자(11)에 지지된다. 도 4a에는 이 때 발생한 동력비가 도시되어 있다. 연결력(FFuge)은 두 분력(F1, F2)을 연결한다. F1은 가이더(48) 내에 있는 탄소브러쉬로 작용하는 결과적인 힘이다. 이 힘은 두 개의 부품(Fx1, Fy1)을 통합한다. 여기서 Fx1은 안내방향에 대해 평행하고 Fy1은 안내방향에 대하여 수직을 이룬다. Fx1은 가이더(48) 내에 있는 탄소브러쉬(42, 44)를 이동시키는 역할을 하는 힘이다. 반면 Fy1은 가이더(48) 내에 바람직하지 않은 마찰력을 야기시킨다.
브러쉬 캐리어(40: 도 3b, 도 4b 참조)를 더 밀어붙이면 탄소브러쉬(42, 44)가 가이더(48)에 형성된 경사부(45)로 인해 스프링(47)의 복원력에 대향하여 이동한다. 여기서 상기 결과로 생긴 힘(F1)의 주된 부분은 상기 복원스프링(47)의 복원력에 대하여 반대되는 방향으로 작용한다. 반면 마찰을 일으키는 부분인 Fy1은 명백하게 그보다 작다.
상기 브러쉬 캐리어(40)를 정류자(11)쪽으로 더 밀어붙이면 결과적으로 상기 양쪽 외측에 있는 탄소브러쉬(42, 44) 사이에 형성된 탄소브러쉬(43)가 정확히 양쪽 외측 탄소브러쉬(42, 44)와 같이 자신의 압축면이 정류자(11)에 지지되고 스프링(47)의 복원력으로 인해 정류자(11)에 가압된다.
본 발명이 제공하는 특별한 효과는 상기 브러쉬 캐리어(40)를 그와 같이 조립할 경우에 브러쉬(42, 43, 44)을 밀어젖히고 고정하는 운동이 밀어젖혀진 상태에서는 필요하지 않다는 점이다.
상기 브러쉬 캐리어(40)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 기어 커버(50)의 내측에 고정되고 상기 브러쉬(42, 43, 44)와 연결된 피그테일부(49)에 의해 기어 커버(50)의 내측에 형성된 회로(도시되지 않음)와 전기적으로 연통하도록 연결된다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 기어 커버(50)의 내측에는 또한 전체 전기 연결부재, 예를 들어 비방해스로틀(60)과 비방해부재(61)가 형성되어 있다. 이러한 비방해부재는 압축스크린(52)에 의해서 서로 연결되어 있고 다른 회로부(도시되지 않음)들과 용접연결 배선되어 있다.
따라서 상기 기어 커버(50)의 내측에는, 예를 들어 전자 회로가 형성될 수있는 데(비도시), 이 전자회로는 구동모터를 조종하는 역할을 한다. 이러한 회로는 특히 정류자(11)에서 웜(22)을 바라보는 쪽 고정자축(11)에 형성되어 있는 다른 전자 회로들과 연동가능하다. 이로써, 예를 들어 상기 고정자축(11)에는 원형자석(도시되지 않음)을 형성해 둘 수 있다. 여기서 원형자석은 자석센서, 예를 들어 기어 커버(50)의 내측에 설치된 홀-프로브와 연동한다. 이 홀프로브는, 예를 들어 상기 구동모터의 축의 회전상태를 감지하는 전자 회로의 일부를 구성할 수도 있다. 기어 커버(50)는, 예를 들어 기어 하우징(20)에 형성된 잠금부재(28)와 연동하는 스냅훅(54)이나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 연결용으로 구비된 기어 커버(50)에 달린 플랜지(53)에 그리고 그에 따르는 방식으로 기어 하우징(20)에 형성된 나사연결부에 의해 고정된다. 상기 기어 커버(50)는 또한 연결플러그 또는 연결부쉬용 수납부(57)를 구비할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 전기 구동 유니트의 장착은 화살표 A와 B로 도시된 양쪽 조인트방향으로 이하에 설명된 방식에 따라 이루어진다. 우선 고정자가 폴하우징(10) 내에 끼워지면 기어 하우징(20)은 그 안에 구성된 개구(31)로써 전방측이 상기 폴하우징(10)에 고정된다(조인트방향 A). 또한 고정자를 축방향에서 고정스트랩로 고정되고 고정자의 수직운동은 인장스프링에 의해 조절된다. 조인트방향(B)으로는 브러쉬 캐리어(40), 기어 그리고 기어 커버(50)가 조립된다.
따라서 구동 유니트의 조립을 위해서는 단지 양측의 조인트방향(A, B)만이 필요하다. 특히 브러쉬(42, 43, 44)의 정류자(11)에의 조립은 변속기기어(21) 및 기어 커버(50)와 같이 방사상 방향으로 수행된다. 따라서 정류자(11)를 번거롭게 브러쉬 캐리어(40) 내로 축방향으로 밀어넣는 동작을 완전히 생략할 수 있다.

Claims (12)

  1. 실질적으로 항아리형인 모터 하우징 또는 폴하우징(10)에 내장된 고정자와, 전방측이 모터 하우징(10)에 고정되어 있어서 기어 커버(50)에 의해 폐쇄가능하게 구성되며 변속부재(21, 22)를 수납하기 위해 실질적으로 항아리형인 기어 하우징(20)을 포함하는 전기 구동 유니트, 특히 차량의 유리창 와이퍼용 전기 구동 유니트에 있어서,
    상기 기어 하우징(20) 또는 모터 하우징(10) 내에는 폐쇄가능한 개구(31)가 형성되어 있어서 이 개구를 통해 탄소브러쉬(42, 43, 44)를 이송시키는 브러쉬 캐리어(40)가 방사상 방향으로 구동모터의 정류자(11) 위로 밀어질 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 개구(31)는 상기 기어 하우징(20) 내에 형성되어 있으며, 이 하우징과 더불어 기어 커버(50)에 의해 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 개구(31) 내에는 모터축에 고정된 하나의 원형자석이 형성되어 있으며, 그 회전상태는 기어 커버 내측에 고정된 회로에 형성된 자석센서에 의해 감지되는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 커버(50)의 내측에는, 압축스크린(52) 또는 도전성기판에 의해 상호 전기적으로 연통하도록 연결되며 기어 커버(50)와 함께 조립가능한 전기 회로부재가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 전기 회로부재는 조립된 상태에서는 필요에 의해 형성된 기어 하우징(20)의 수납포켓에 내장되어 있는 비방해부재(60, 61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 브러쉬 캐리어(40)는 실질적으로 반달형인 캐리어기판(41)을 구비하고 있으며, 상기 캐리어기판에는 외측의 두 브러쉬(42, 44)가 180° 이하의 각도로 둘러싸이도록 하는 방식으로 브러쉬(42, 43, 44)가 상호 대향하여 소정각도로 오프세트 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 가이더(48) 내에 스프링(47)의 복원력에 대향하도록 이동가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 정류자(11)를 향한 측에 상기 정류자(11) 위로 가압된 둥근 압축면(46)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  9. 제 6항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러쉬(42, 43, 44)는 그 측면이 경사지도록 구성되어 있어서 상기 정류자(11)로 밀어붙혀지면 스프링(47)의 복원력에 대항해서 생기는 최대크기의 힘(F1)이 발생하는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 경사부(45)는 원통형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  11. 제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 브러쉬 캐리어(40)는 기어 커버(50)에 고정가능하며, 이 기어 커버와 함께 조립가능한 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
  12. 제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 브러쉬 캐리어(40)는 상기 기어 커버(50)와 무관하게 독립적으로 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 구동 유니트.
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