PL224179B1 - Urządzenie napędowe, w szczególności do urządzenia wycieraczkowego pojazdu oraz sposób montażu urządzenia napędowego - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia napędowego w szczególności do urządzenia wycieraczkowego pojazdu, z silnikiem napędowym i wałem napędzanym, który połączony jest z kołem zębatym, napędzanym wałem twornika silnika napędowego.

Znane są urządzenia napędowe do urządzenia wycieraczkowego, które stosuje się w pojazdach do wycierania szyby przedniej lub tylnej. Urządzenie napędowe obejmuje elektryczny silnik i przekładnię w obudowie przekładni, która napędza wał napędzany z ramieniem wycieraczki, którego pióro przylega do czyszczonej szyby pojazdu. Za pomocą urządzenia napędowego wał napędzany i ramię wycieraczki przenoszone są w obrotowy ruch wahadłowy, przykładowo za pomocą rewersyjnych silników elektrycznych, które stosuje się w funkcji silnika napędowego. Ruch napędowy przenoszony jest przy tym za pomocą ślimaka na wale twornika silnika napędowego na koło zębate, które sprzężone jest nieobrotowo z wałem napędzanym. W ruchu rewersyjnym elektrycznego silnika napędowego wskutek luzu obrotowego między kołem zębatym a ślimakiem mogą powstawać dźwięki. Takie dźwięki wywoływane są nie tylko podczas zmiany kierunku obracania podczas ruchu rewersyjnego, ale też częściowo w trakcie jednego kierunku ruchu, o ile wskutek zmienionego obciążenia momentowego odpada przyleganie boków zębów. Gdy jednak koło zębate i ślimak przylegają dociśnięte do siebie, to zużycie prądu elektrycznego silnika napędowego jest większe wskutek większego tarcia.

Z dokumentu US4369387 znane jest urządzenie zawierające przekładnię ślimakową połączoną z silnikiem. Opis ten ujawnia dwa oddzielne koła zębate, które napędzają oddzielny wał. Takie ukształtowanie wymaga większej przestrzeni co wiąże się z wyższymi kosztami związanymi z zastosowaniem dodatkowych elementów.

Celem wynalazku jest stworzenie urządzenia napędowego o dużym współczynniku sprawności i długim czasie eksploatacji z zastosowaniem prostych rozwiązań konstrukcyjnych oraz opracowanie sposobu montażu takiego urządzenia napędowego.

Zadanie to zgodnie z wynalazkiem zostało rozwiązane za pomocą urządzenia napędowego w szczególności do urządzenia wycieraczkowego pojazdu, z silnikiem napędowym i wałem napędzanym, który połączony jest z kołem zębatym, napędzanym wałem twornika silnika napędowego, przy czym wał napędzany i koło zębate umieszczone są mimośrodowo względem siebie charakteryzującego się tym, że koło zębate połączone jest nieruchomo z wałem napędzanym.

Korzystnie koło zębate wykonane jest jako element formowany wtryskowo z tworzywa sztucznego.

Korzystnie element formowany wtryskowo jest uformowany na wale napędzanym.

Korzystnie silnik napędowy (6) wykonany jest jako rewersyjny silnik elektryczny.

W zakresie sposobu zadanie według wynalazku zostało rozwiązane za pomocą sposobu montażu urządzenia napędowego przy czym sposób ten charakteryzuje się tym, że w trybie pracy rewersyjnej mierzy się natężenie prądu silnika napędowego, a wał napędzany i koło zębate montuje się w pozycji kątowej, dla której natężenie prądu silnika napędowego mieści się w określonym przedziale wartości.

Odpowiadające wynalazkowi urządzenie napędowe korzystnie stosowane jest do urządzenia wycieraczkowego w pojazdach. Za pomocą urządzenia napędowego napędzane jest urządzenie wycieraczkowe przedniej albo tylnej szyby. Urządzenie napędowe obejmuje elektryczny silnik napędowy oraz wał napędzany będący nośnikiem ramienia wycieraczki, który napędzany jest za pomocą wału twornika silnika napędowego. W tym celu wał napędzany jest nieobrotowo sprzężony z kołem zębatym, które albo napędzane jest bezpośrednio przez wał twornika, przykładowo za pośrednictwem ślimaka, który jest nasadzony na wał twornika, albo w sposób pośredni, w którym wał twornika napędza pośredni element przekładni, który znów napędza koło zębate wału napędzanego.

Zgodnie z wynalazkiem przewidziano, że wał napędzany i koło zębate nie są ułożyskowane współosiowo względem siebie, lecz są umieszczone mimośrodowo względem siebie. Ma to tę zaletę, że w ramach wielkości mimośrodu między kołem zębatym a wałem napędzanym możliwe jest dopasowanie luzu obrotowego między kołem zębatym a zazębiającym się z kołem zębatym elementem, czyli np. ślimakiem, który napędzany jest przez silnik napędowy. Dopasowanie luzu obrotowego może nastąpić podczas montażu, gdy wał napędzany i koło zębate montowane są w jednej pozycji kątowej w obudowie urządzenia napędowego, w którym wskutek ekscentryczności odstęp osi podłużnej koła zębatego i osi podłużnej elementu napędzającego może zostać ustawiony do pożądanej wielkości zależnej od danego zastosowania. Dzięki temu możliwe jest wyrównywanie tolerancji montażowych i tolerancji wymiarów elementów. Dzięki odpowiedniej obrotowej pozycji montażu jednostki konstrukcyjnej składającej

PL 224 179 B1 się z wału napędzanego i koła zębatego, możliwe jest ustawienie pożądanego luzu obrotowego w ramach określonych granic. W szczególności w ramach pracy rewersyjnej elektrycznego silnika napędowego koło zębate obraca się o zakres kątowy mniejszy niż 360°, tak iż podczas pracy nie jest wykorzystywana cała wielkość mimośrodu między wałem napędzanym a kołem zębatym, lecz jedynie mniejsza wielkość odpowiadająca obrotowi kątowemu. W związku z tym dzięki zmienionej obrotowej pozycji montażu możliwe jest ustawienie różnych wartości średnich odstępu między kołem zębatym a elementem napędzającym, dookoła której ww. odstęp będzie się wahać.

Wał napędzany i koło zębate tworzą łączną jednostkę konstrukcyjną, która podczas montażu wstawiana jest do urządzenia napędowego. Celowo koło zębate ma postać elementu formowanego wtryskowo z tworzywa sztucznego, który zamocowany jest do wału napędzanego. Zasadniczo możliwe jest także inne wykonanie koła zębatego, przykładowo z metalu, przy czym za pomocą odpowiednich środków mocujących zapewnia się nieobrotowe sprzężenie koła zębatego z wałem napędzanym.

W wykonaniu jako element formowany wtryskowo na wale napędowym można uformować koło zębate, tak iż już podczas procesu jego produkcji koło zębate otrzyma nieruchome połączenie z wałem napędzanym.

Do ustawienia pożądanego luzu obrotowego można zmierzyć natężenie prądu podczas pracy rewersyjnej elektrycznego silnika napędowego. W przypadku dodatniego luzu obrotowego pobór prądu elektrycznego silnika napędowego jest stały niezależnie od wielkości luzu obrotowego. Jednak gdy koło zębate i element napędzający opierają się o siebie na docisk, to dochodzi do zwiększonego tarcia przekładni, co skutkuje zwiększonym zapotrzebowaniem na prąd silnika elektrycznego. Dzięki pomiarowi prądu można w związku z tym z wielkości natężenia wywnioskować dane dotyczące luzu obrotowego. Dzięki temu w trakcie montażu urządzenia napędowego możliwa jest regulacja w zależności od zastosowania, w której z jednej strony jako kryterium nastawcze bierze się pod uwagę dźwięki powstające podczas luzu obrotowego, a z drugiej strony wysokość poboru prądu przez elektryczny silnik napędowy. Wówczas celowy może być przykładowo wybór kątowej pozycji montażu, w której luz obrotowy byłby zminimalizowany, a podczas pracy rewersyjnej nie uzyskiwanoby lub uzyskiwanoby tylko niewielki docisk, mając na celu uniknięcie zwiększonego poboru prądu.

W celu stworzenia jednostki konstrukcyjnej składającej się z wału napędzanego i zaostrzonego koła zębatego formowanego wtryskowo z tworzywa sztucznego, wał napędzany wstawia się jako element wpuszczany do narzędzia do tworzywa sztucznego, gdzie formuje się na nim koło zębate. Ustalenie pozycji następuje poprzez dokładne nawiercenie pilotujące w narzędziu, do którego można włożyć wkładkę mimośrodową. W celu spełnienia założonych wytycznych geometrycznych jakość zazębiania homologowana jest za pomocą umieszczonej centralnie tulei mimośrodowej. Centralnie umieszczone koło zębate może zostać wymierzone i ocenione za pomocą obwiedniowej techniki pomiaru. Do produkcji mimośrodową wkładkę matrycową obraca się o wartość funkcji i następnie unieruchamia, dzięki czemu powstaje geometrycznie zdefiniowany promień mimośrodu koła zębatego i wału napędzanego.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok instalacji wycieraczek do pojazdu; fig. 2 przedstawia urządzenie napędowe do instalacji wycieraczek z elektrycznym silnikiem napędowym, którego wał twornika ma nasadzony ślimak, który zazębia się z kołem zębatym, które sprzężone jest nieruchomo z wałem napędzanym w celu napędzania ramienia wycieraczki; fig. 3 przedstawia wykres natężenia i kąta obrotu z przebiegiem zapotrzebowania na prąd elektrycznego silnika napędowego w postaci funkcji obrotowej pozycji montażu koła zębatego, które sprzężone jest w wałem napędzanym.

Urządzenie wycieraczkowe 1 pojazdu mechanicznego, przedstawione na fig. 1, stosowane jest do czyszczenia szyby pojazdu 2 - szyby przedniej lub tylnej - i obejmuje urządzenie napędowe 3, ramię wycieraczki 4 oraz zamocowane do ramienia wycieraczki 4 pióro wycieraczki 5, które przylega do szyby pojazdu 2. Urządzenie napędowe 3 wprowadza ramię wycieraczki 4 w wahadłowy ruch obrotowy.

Urządzenie napędowe 3 przedstawione na fig. 2 składa się z elektrycznego silnika napędowego 6, który ma postać silnika Wankla i zawiera obudowę stojana 7 z magnesami trwałymi 8 umieszczonymi na wewnętrznej ściance obudowy stojana. W obudowie stojana 7 w sposób obrotowy umieszczono wał twornika 10, który jest nośnikiem cewki 9. Wał twornika 10 wystaje z obudowy stojana 7 i ma nasadzony ślimak 11, który zazębia się z kołem zębatym 12, które jest sprzężone w sposób nieobrotowy z walem napędzanym 13. Wał napędzany 13 połączony jest z ramieniem wycieraczki 4

PL 224 179 B1 i je napędza. Ślimak 11 i koło zębate 12 stanowią elementy przekładni służące do napędzania wału napędzanego 13 i podobnie jak wał napędzany ułożyskowane są w obudowie przekładni 14.

Koło zębate 12 i wał napędzany 13 umieszczone są mimośrodowo względem siebie, dane osie podłużne są równolegle przesunięte względem siebie o wielkość mimośrodu e. Wał napędzany 13 jest ułożyskowany w sposób obrotowy w obudowie przekładni 14, tak iż koło zębate 12 połączone nieruchomo z wałem napędzanym 13 podczas ruchu obrotowego wykonuje mimośrodowy ruch obrotowy dookoła podłużnej osi wału napędzanego. Elektryczny silnik napędowy 6 pracuje w trybie pracy rewersyjnej, tak iż za pośrednictwem ślimaka 11 koło zębate 12 wykonuje w ramach określonego zakresu kątowego mniejszego niż 360° ruch obrotowy tam i z powrotem. Wskutek ekscentryczności e możliwy jest styk ślimaka 11 z kołem zębatym 12 z luzem obrotowym lub na docisk. W zależności od obrotowej pozycji montażu wału napędzanego 13 i koła zębatego 12 promień mimośrodu e w stosunku do osi podłużnych wału twornika 10 i ślimaka 11 wykorzystywany jest w mniejszym lub większym stopniu.

Na fig. 3 przedstawiono wykres przebiegu natężenia prądu I, który pobierany jest przez elektryczny silnik napędowy, będący funkcją obrotowej pozycji montażu a wału napędzanego 13 i koła zębatego, w stosunku do obudowy. Wprowadzono przebieg natężenia I w trakcie pełnego obrotu wału napędzanego 13 i koła zębatego 12 o kąt 360°. Między 0° a a₁ jak również między a₂ a 360° odstęp między osią obrotu wału napędzanego wzgl. koła zębatego i osi podłużnej ślimaka jest na tyle duży, że istnieje luz obrotowy między zazębieniem na kole zębatym i na ślimaku. W tych zakresach roboczych pobór prądu I jest stały.

W zakresie kątowym między a1 a a2 istnieje docisk ślimaka do koła zębatego, co z powodu zwiększonego tarcia objawia się zwiększonym poborem prądu I. Na podstawie tej zależności możliwe jest takie ustawienie obrotowej pozycji montażu wału napędowego i koła zębatego, aby podczas pracy rewersyjnej silnika napędowego zapewniony był pożądany luz obrotowy lub docisk między kołem zębatym a ślimakiem.

Claims (5)

1. Urządzenie napędowe (3), w szczególności do urządzenia wycieraczkowego (1) pojazdu, z silnikiem napędowym (6), i wałem napędzanym (13), który połączony jest z kołem zębatym (12) , napędzanym wałem twornika (10) silnika napędowego (6), przy czym wał napędzany (13) i koło zębate (12) umieszczone są mimośrodowo względem siebie, znamienne tym, że koło zębate (12) połączone jest nieruchomo z wałem napędzanym (13).

2. Urządzenie napędowe według zastrz. 1, znamienne tym, że koło zębate (12) wykonane jest jako element formowany wtryskowo z tworzywa sztucznego.

3. Urządzenie napędowe według zastrz. 2, znamienne tym, że element formowany wtryskowo jest uformowany na wale napędzanym (13).

4. Urządzenie napędowe według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienne tym, że silnik napędowy (6) wykonany jest jako rewersyjny silnik elektryczny.

5. Sposób montażu urządzenia napędowego (3) określonego w dowolnym spośród zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że w trybie pracy rewersyjnej mierzy się natężenie prądu silnika napędowego (6), a wał napędzany (13) i koło zębate (12) montuje się w pozycji kątowej, dla której natężenie prądu silnika napędowego (6) mieści się w określonym przedziale wartości.