KR20000068340A - 전기구동장치 - Google Patents

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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
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Abstract

본 발명은 특히 차량의 와이퍼용 전기구동장치에 관한 것으로서, 이 전기구동장치는, 컵형상의 파일하우징내에 수용된 전기자를 구비한 구동모터와, 구동축상에 위치하며 구동모터의 전기자축과 결합된 워엄과 맞물리는 하나 이상의 워엄휠을 수용하기 위하여 파일하우징 정면에 고정된 기어케이싱을 둘러싼다. 이 구동축은, 전기자축과 구동축 사이의 축간격을 조정하기 위해서 기어케이싱내에서 비틀릴 수 있으며 그리고 이러한 비틀림이 유지된 상태로 조립될 수 있는 편심부싱내에 배치되며, 이 편심부싱은 이 편심부싱의 실린더 외면으로부터 이격된 플랜지를 가지며, 여기서 편심부싱은 이 편심부싱이 플랜지로부터 이격된 위치에서보다 플랜지를 향하는 위치에서 더 큰 직경을 갖는다.

Description

전기구동장치{Electric drive unit}
사용된 워엄기어에 따라 윈드실드와이퍼(windshield wiper)는 낮은 회전수와 동시에 높은 회전모멘트에 도달될 수 있다. 이와 같은 차량의 윈드실드와이퍼용 구동장치에 발생되는 소음에 대한 요구사항을 충족시키기 위하여, 기어치차의 맞물림은 제조상의 허용오차에 관계없이 일정하여야 한다. 그러므로 제조상의 허용오차를 최소화하기 위하여 조립시 구동축과 전기자축의 축간격은 매우 정확하게 조정되어야 한다.
이것은, 예를 들어 전기자의 미소한 기울림을 통하여 실시할 수 있다.
그 외에 공지된 와이퍼모터에 있어서 전기자축과 구동축 사이의 축간격은, 축간격에 따른 피치직경을 각각 갖는 교환가능한 워엄휠들을 통하여 조정된다. 이때 워엄휠은, 상이한 피치직경을 갖는 복수의 워엄휠들로부터 워엄을 갖는 전기자축과 워엄휠을 갖는 구동축 사이에서 최적의 축간격을 갖도록 선택된다.
또한 반원의 치차를 갖는 워엄휠들이 구동축상에서 하나 이상의 유리창의 높이를 조정가능하게 조립될 수 있도록 사용되며, 이를 통하여 맞물림직경을 미소하게 변경시키며 워엄과 워엄휠 사이에서 정확한 간격을 설정할 수 있다. 여기서 구동축과 워엄휠을 조립하기 위해서는 상이한 치차개수와 상이한 피치직경이나 복수의 와셔를 각각 구비한 복수의 워엄휠들을 필요로 할 뿐만 아니라, 구동축과 워엄휠의 조립도 또한 매우 많은 단계를 포함하며 이에 관련하여 많은 시간이 소비되는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 청구항 1항의 종류에 따른 전기구동장치에 관한 것이다. 이러한 전기구동장치는 공지(DE 44 19 769 A1)되어 있으며, 이 전기구동장치에는 구동축상에 워엄휠(worm wheel)이 배치되어 있다. 구동모터의 전기자축과의 사이에서 축간격을 조절하기 위하여 구동축은 편심부싱내에 위치된다. 이 편심부싱은 층을 형성하지 않고도 비교적 길며, 하우징내에서 압축결합을 통하여 비교적 길지만 층을 형성하지는 않는 실린더형 구멍을 유지한다. 이러한 구멍을 구비한 하우징은 보통 금속주조를 통하여 제조된다. 내부에서 압축결합을 통하여 편심부싱을 수용할 수 있도록 정확한 허용오차로 제작되어야 하는 하우징내에서 비교적 긴 구멍을 형성한다는 것은, 하우징의 주조과정 후에 집약적인 후처리를 필요로 하지만, 이 후처리는 구동장치의 대량생산시 고가의 제조비용이 소요된다. 다른 구동장치들은, 예를 들어 DE 32 20 191 A1, DE 32 35 622 A1, DE 41 16 100 A1, DE 39 30 144 C2에 기재되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구동유닛상의 기어케이싱을 절단하여 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 구동유닛의 기어케이싱을 도시한 단면도.
도 4는 편심부싱이 삽입된 본 발명에 따른 구동유닛의 저면도.
도 5는 편심부싱을 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 편심부싱을 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절취하여 도시한 단면도.
도 7은 편심부싱에 장착된 패킹와셔로서 도 6의 Ⅶ을 도시한 확대도.
도 8은 구동축의 베어링에 대하여, 본 발명에 따른 구동유닛에 사용된 편심부싱의 상이한 위치들을 도시한 도면.
청구항 1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 전기구동장치는 상술한 문제점에 비하여 간편하면서도 저렴하게 제조될 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 예를 들어 구동돔(drive dome)내에 편심부싱이 배치되며 대부분이 금속주조부품으로 이루어진 기어하우징의 마무리작업(finishing)이 필요없으며, 이 때문에 편심부싱의 실린더외면을, 워엄휠로부터 이격되는 위치보다는 워엄휠을 향한 위치에서 작은 직경을 갖는 층으로 형성하므로써, 기어케이싱내에서 이에 상응하여 층을 이룬 짧은 구멍을 형성하며, 이 구멍은 기어케이싱의 주조과정시 작은 편차를 통하여 간단하게 제조될 수 있으며, 이로써 기어케이싱을 특히 간단하게 형성할 수 있다.
종속항에 기재된 특징을 통하여 청구항 1항에 주어진 구동장치의 바람직한 개선과 다른 형상이 가능하다.
이와 같은 편심부싱, 즉 구멍에 편심되어 장착되고 전기자축과 구동축 사이의 축간격을 비틀릴 수 있으며 이 비틀린 상태로 조립될 수 있도록 조정하기 위한 부싱은, 예를 들어 추가의 워엄휠이나 와셔와 같은 추가 부품을 완전히 제거할 수 있으며, 이를 통해 재료비가 감소되며, 또한 매우 간편하면서, 특히 또한 매우 신속한 조립을 가능하게 한다. 이것은 편심부싱을 제자리에 고정하기 전에, 다만 편심축의 비틀림과 구동축 및 전기자축 사이의 원하는 축간격의 조절만으로서 달성된다.
이때 내부구멍의 편심을 적절히 선택하므로써 제조상의 허용오차가 스스로 조절될 수 있다.
기본적으로 편심부싱의 상이한 비틀림능력이 고려될 수 있다. 바람직한 실시형태는 편심부싱이 연속적으로 비틀릴 수 있음을 제시한다. 이러한 방식으로서 전기자축과 구동축 사이의 축간격의 매우 정확한 조절이 실시된다.
다른 바람직한 실시형태는, 편심부싱이 이 편심부싱의 정면쪽에 상호 동일 각도로 설정된 안전부품을 갖는다는 것이며, 이를 위해 기어케이싱내에 형성된 보조 안전부품이 맞물린다. 이러한 안전부품을 통하여 편심부싱의 비틀림이 단계적으로 실시될 수 있을 뿐만 아니라 조립상태로 고정되어 내부에 맞물린 안전부품을 통하여 비틀림을 고정시킬 수 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 대부분의 요구조건은 안전부품이 약 30o의 각도로 배치되어 장착된다는 것이다.
편심부싱 자체는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 특히 이와 관련하여 편심부싱은 합성수지로 간편히 제조된다.
그리하여 편심부싱은, 예를 들어 분사식 주조로서 제조될 수 있다.
특히 구동축의 베어링에서 오물질의 유입을 방지하기 위하여, 바람직한 실시형태로서 편심부싱의 정면쪽에 패킹와셔(packing washer)가 배치된다.
편심부싱내의 구동축의 양호한 윤활을 보장하기 위해서, 편심부싱의 실린더표면상에 오일그루브(oil groove)가 형성된다.
특히, 예를 들어 -30oC에서 +80oC까지의 큰 온도영역에서 이물질의 유입을 방지하기 위하여 그리고 구동축상에서 편심부싱의 팽창을 방지하기 위하여, 편심부싱은 전체길이보다 더 큰 틈새를 형성한다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 이하의 설명에 기초하여 그리고 첨부한 실시예에 관한 도면에 따른다.
도 1과 도 2에 도시한 차량의 윈드실드와이퍼용 전기구동유닛은 컵형상의 파일하우징(pile housing: 10)을 포함하며, 이 파일하우징내에는 전기자(armature)가 수용된다. 또한 파일하우징(10)의 플랜지(13)상의 정면에도 컵형상의 기어케이싱(20)이 고정된다. 기어케이싱(20)에는 구동축(30)상에 고정된 워엄휠(worm wheel; 32)이 배치되며, 이것은 전기자의 전기자축(12)에 결합된 워엄(14)과 맞물린다. 이 워엄휠(32)과 워엄(14)으로 구성된 워엄기어는 와이퍼모터에 필요한 회전속도와 회전모멘트를 가능하게 한다.
전기자축(12)과 워엄(14) 및 구동축(30)과 워엄휠(32) 사이의 축간격(a)을 정확하게 조절할 수 있도록, 구동축(30)은 편심부싱(40) 내에 위치되며, 이 편심부싱은 기어케이싱(20)에 형성된 돔(dome; 21)에 고정된다.
특히 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 편심부싱(40)은, 플랜지가 고정된 이 편심부싱의 정면(41)에서, 동일한 각도로 상호 대치된 하나의 안내부품(42)을 가지며, 이 안내부품(42)은 기어케이싱(20)에 형성된 보조 안내부품(22: 도 3과 비교)과 조립되어 맞물린다(도 2와 비교). 특히 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 편심축(40)의 내부구멍(43)이나 실린더내표면은 편심(편심 e)되어 배치된다.
도 4에서 구동축(30)이 기어케이싱(20)의 편심부싱(40)내에 조립된 상태를 개략적으로 도시한 바와 같이, 돔(21)내에 편심부싱(40)을 조립한 상태에서는 돔(21)내의 구멍에 비교하여 구동축(30)이 편심량(e)만큼 편심되어 장착된다.
기어케이싱(20)내에 구동축(30)을 상기와 같이 편심되게 배치하므로써, 워엄(14)을 구비한 전기자(12)와 워엄휠(32)을 구비한 구동축(3) 사이의 축간격(a)을 정확하게 설정할 수 있다. 이것은, 워엄휠(32)과 워엄(14)을 축간격(a)만큼 예비조립한 상태에서, 편심부싱(40)을 서서히 비틀어 동일각도로 조절하는 식으로 이루어진다.
도 8에서는, 편심부싱(40)의 고정 전에 편심부싱의 상이한 위치를 개략적으로 도시한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 축간격(a)은 편심부싱(40)의 회전을 통하여 매우 작은 양만큼 변경될 수 있다. 편심부싱(40)의 회전위치를 간단히 파악하기 위하여 그리고 조립 및 배관을 위하여 정면측 플랜지에는 노치(45)가 제공된다.
특히 도 3, 도 4, 도 5 및 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 안내부품(42)들은, 예를 들어 상호 약 30o의 각도로 배치된다. 또한 각각 필요한 조정성능과 정확도에 따라 알맞은 다른 각도로 배치된다. 원하는 축간격(a)으로 수정되면, 곧이어 편심부싱(40)은 돔(21)내에 고정되며, 이때 편심부싱(40)의 안내부품(42)은 기어케이싱(20)에 장착된 안내부품(22)에 맞물리며 이로 인하여 기어케이싱(20)에서 편심부싱(40)의 비틀림에 대항하여 조립할 수 있다. 이러한 조립을 통하여, 예를 들어 약간 상이한 허용오차가 허용된 워엄휠(32)이나 와셔를 선택하므로써, 워엄휠(32)의 위치를 구동축(30)의 축방향으로 변경시킬 수 있는 추가 부품을 필요로 하지 않아도 된다.
그 밖에도 축간격(a)의 변경과 조절 그리고 조립을 매우 신속하게 실시할 수 있다.
편심부싱(40)은 주로 합성수지로 제작된다.
편심부싱(40)의 실린더내표면상에는 오일그루브(46)가 제공되며, 이 오일그루브를 통하여 편심부싱(40)에 위치한 구동축(30)이 최적으로 윤활될 수 있다. 이와 같은 구동축(30)상에서, 이 구동유닛들에 설정된 약 -30oC에서 약 +80oC까지의 큰 온도영역 때문에 그리고 낮은 베어링플레이(bearing play) 때문에 발생될 수 있는 열적 팽창을 방지하기 위하여, 편심부싱(40)에는 틈새가 형성될 수 있다.
특히 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 편심부싱의 실린더외표면(48)은 실린더형 편심부싱(40)이 플랜지(41)를 향하는 위치에서 플랜지로부터 이격된 위치보다 더 큰 직경(Da1 ＞ Da2)을 갖는 식으로 계단 모양으로 형성된다. 이러한 편심부싱(40)의 형성을 통하여, 특히 금속주조부품으로 이루어진 기어케이싱(20)의 마무리작업이 필요없게 된다. 경우에 따라 층을 이룬 외경을 갖는 구동돔(21)을 추가로 형성하므로써, 기어케이싱(20)의 한쪽 위치로부터 몰드를 개방할 수 있으며, 이를 통해서 매우 양호한 동축의 구멍이 형성된다. 이때 플랜지(41)는 워엄휠(32)을 위한 돌출평면을 형성하며 축의 경계를 설정한다.
편심부싱(40)의 횡단면축소(Da1으로부터 Da2까지)는 편심부싱(40)의 길이방향 신장의 대략 중간 영역에서 이루어진다. 또한 도 6에 도시한 바와 같이, 횡단면축소는 거의 중간 영역의 외부, 즉 플랜지(41)를 향하는 영역에서 중간쯤에 제공될 수 있다.
그뿐만 아니라 편심부싱(40)은 플랜지(41)를 향하는 위치에서 구동축(30)의 베어링에 이물질의 유입을 방지하는 오일그루브(49)를 갖는다. 이 오일그루브(49)는 편심부싱(40)의 내부 구멍에 장착되어, 편심부싱(40)의 축에 대해 약간 돌출(도 7과 비교)하며 구동축에 대한 반력 하에서 구동축(30)의 조립상태에 대항하여 놓인다.

Claims (10)

  1. 컵형상의 파일하우징(10)내에 수용된 전기자를 구비한 구동모터와; 구동축(30)상에 위치하며, 구동모터의 전기자축(12)과 결합된 워엄(14)과 맞물리는 하나 이상의 워엄휠(32)을 수용하기 위하여 파일하우징(10)의 정면에 고정된 기어케이싱(20)을 둘러싸며,
    상기 구동축(30)은, 전기자축(12)과 구동축(30) 사이의 축간격(a)을 조정하기 위해서 기어케이싱(20) 내에서 비틀릴 수 있으며 그리고 이러한 비틀림이 유지된 상태로 조립될 수 있는 편심부싱(40)내에 배치되며, 상기 편심부싱(40)은 이 편심부싱의 실린더 외면(48)으로부터 이격된 플랜지(41)를 갖는, 특히 차량의 와이퍼용 전기구동장치에 있어서,
    상기 편심부싱(40)은, 이 편심부싱이 플랜지(41)로부터 이격된 위치에서보다 플랜지(41)를 향하는 위치에서 더 큰 직경을 갖는 식으로 단계적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)은 연속적으로 비틀릴 수 있는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)은 복수의 안내부품(42)을 가지며, 이 안내부품(42)은 편심부싱의 정면에 형성된 플랜지(41)에 고정되며 동일 각도로 상호 배치되어 기어케이싱(20)에 형성된 안내부품(22)과 맞물리도록 제공되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 안내부품(42, 22)들은 각각 상호 약 30o각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)은 합성수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)의 플랜지(41)상에는 축에 대해 돌출된 패킹와셔(packing washer; 49)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)의 실린더내표면에는 오일그루브(oil groove; 46)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)은 이 편심부싱의 전체 길이보다 더 큰 틈새가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)은 기어케이싱(20)내에서 압축결합을 통하여 유지되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 편심부싱(40)의 횡단면 직경은 편심부싱(40) 길이의 중간영역에서, 주로 중간에서 약간 벗어나서, 더 구체적으로 말하면 플랜지(41)를 향하는 영역의 중간에서 감소(Da1로부터 Da2까지)되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치.
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