CN1073032C - 传动箱壳体 - Google Patents

Abstract

介绍一种用于传动箱，特别是刮水装置的传动箱的壳体，其中传动箱壳体由玻璃纤维加强的塑料制成。传动箱壳体到一个端面为止是开口的，那里通过一个金属盖板封闭，其中盖板同时用来作为传动箱支承物的轴向支承。应用玻璃纤维强化的塑料使壳体具有足够的强度，其次还有这样的优点，传动箱壳体明显地轻于金属制造的相应壳体。

Description

传动箱壳体

本发明涉及一个传动箱壳体，它由一个基体组成，该基体至少带一个用来安装传动元件的凹腔。

这种壳体特别用在汽车制造业，还有用来驱动括水装置。

通常壳体由金属制成，以便使它有足够的强度。

本发明的目的在于：改进这种壳体，使它一方面只有很小的重量，另一方面具有足够的刚性，以便能够支承所出现的力。因此建议，壳体的基体由玻璃纤维加强的塑料制造，同时壳体中安装传动元件的凹腔用金属盖板封闭起来。

从动轴穿过壳体底面向外伸出。因为这个轴经受明显的倾侧力矩，特别是在用来驱动括水杆时，因此必需要有较长的导向。为了使这个导向结构在壳体中可靠地固定，建议在凹腔底面上设置一个轴颈支座，它从底面上垂直地向外凸出，另外在基体上形成导向套(或者支承套)，它同样垂直于基体底面向外伸出，在轴颈支座和导向套之间分布着加强筋。

如果导向套设置在一个凸台上，那末导向套可以特别牢固而且结构轻巧地固定，其中在凸台的内壁和导向套的外壁之间设有垂直分布的加强筋。

这种壳体的底面上可以装上金属导电轨道，它由金属栅板冲制而成。

为了能够将这种栅板固定在塑料上，众所周知，在塑料上设置垂直凸起的柱销，它们穿过网上相应的孔。接着用热冲模对这些柱销加压，这时熔化的塑料像钮扣一样扣在栅板上。

实际表明，在玻璃纤维加强的塑料时采用这种方法并不是毫无问题的，因为玻璃纤维不会被热冲模压下。因此为了将板固定在玻璃纤维加强的塑料基体上，建议：在基体上做一个单件的柱销，并且金属栅板具有一个孔，它的内径略小于柱销的直径，其中金属栅板上的孔做得带有锥度。用这种方法金属栅板与柱销卡锁在一起，因为孔的边缘像倒钩一样贴在柱销的壁上。

为了将薄板固定在由玻璃纤维加强的塑料制成的支承件上，这种固定方法是普遍适用的。

下面叙述机动车刮水装置电机驱动单元的结构。正如由叙述中可以清楚地看到的，这个装置的主要元件也可以用于其他应用目的的电机驱动单元中。

叙述借助于下面所示的十个附图进行：

图1表示不带盖板的电机驱动单元，其中局部为顶视图，局部为剖视图。

图2表示沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

图3表示不带盖板的传动箱壳体的顶视图，带一块放在壳体底面上的接触板。

图4表示沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。

图5表示从外朝向壳体底面的视图，局部为顶视图，局部为剖视图，带一个放在里面的电子单元。

图6表示电机电刷的支承板。

图7表示沿图1中Ⅶ-Ⅶ线壳体的剖视图。

图8表示图2的局部放大图。

图9a,b表示放在壳体内的接触板。

图10表示接触板在壳体内固定的一种可能性。

图11表示水流过从动轴的局部视图。

首先参看图1。

这个单元由一个电机1以及一个传动箱2组成，电机1从侧面固定在传动箱壳体3上。这个传动箱是一种所谓的摆动传动箱。

该单元由下列元件组成。电机轴4是加长的，在它的加长一端上装有一个蜗杆5。它与蜗轮6啮合。带一个扇形齿轮9的第一杠杆8相对于蜗轮6的轴线7偏心地在回转点13处可旋转地与蜗轮6相连。扇形齿轮9与从动轴上的另一个扇形齿轮9′相啮合。第一杠杆8上的一个旋转中心12通过第二杠杆10这样地铰接在从动轴11上，使得旋转点12始终在围绕从动轴11轴线的部分圆周上运动。

当蜗轮6通过电机单向驱动时，由于第一杠杆8在回转点12、13的双铰链连接，它作一个强迫运动，促使从动轴11来回运动。通过适当地选择扇形齿轮9、9′以及铰接点12、13的几何参数，可以调整到从动轴11的几乎任何一个回转角度。

正如特别由图2可以看到的，回转点13的轴略微突出于第一杠杆8。在这个末端上套一个罩15，它在传动箱壳体3的盖板17的底侧上滑行。

为了支承这个传动装置设有一个传动箱壳体3，它由两部分组成。第一部分是一个塑料基体20，它具有多个空腔。最大一个空腔用来安装蜗轮6，使得基体20基本上是一个罐形或者盆形。基体20开口一侧通过已经提到过的金属盖板17封闭起来，它构成传动箱壳体的第二部分。

基体20除了支承传动元件外还支承用来控制电机的其他元件，它们中尤其是电子单元23(见图5)和一个带接触凸台的接触板22，接触凸台沿装在蜗轮6上的相应开关线路滑行。

为了能够安装这些元件，在基体20上设有其他空腔或孔，下面借助于图3、4和5应该对此作较详细的阐述。第一个区域用来安装蜗轮6，因此下面应该称为蜗轮腔25。它是圆形的，并具有基本上相当于蜗轮高度的深度。正如由图3可以看到的，蜗轮腔的底面上齐平地放了一块接触板22。腔的中央有一个销轴26，它构成蜗轮6的轴线。这个销轴固定在蜗轮腔底面27上一个相应的孔28内。

底面还具有其他的凹陷处28′,28″，在它里面装入一个防干扰电感线圈29以及电容器29′，它们装在接触板22的底面上。蜗轮腔25上连接有一槽30，加长的电机轴4上的蜗杆5装在这个槽内。为了轴能够穿过，槽30在轴线方向连接着一个缺口，它直到电机1的法兰为止。槽30朝向蜗轮腔处是开口的，从而使蜗杆5和蜗轮6能相互啮合。在蜗轮腔25的另一侧上，相对于槽30约转过90°，并背向电机法兰有一个回转区31，正如由图1可以清楚地看到的，它用来提供第一和第二杠杆臂8、10的回转可能性。

该回转区31朝外部限制为矩形，其底部扁平，且比蜗轮腔25浅许多，由此在蜗轮腔和回转区31之间可形成一台阶32。

为了容纳支承套40在回转区31以及蜗轮腔25的连接部位设有一个罐状的支承凸台41。支承凸台41的棱边大致上从回转区31底面的高度开始。支承凸台41的底部42比蜗轮腔25的底面还要低得多。因为凸台41的外轮廓局部地突入蜗轮腔25，在这个区域的凸台壁被削去。凸台的中央有一个支承套40，它从回转区31底面高度开始，穿过凸台41的底面42并伸出去。在凸台内壁和支承套40外壁之间沿凸台整个高度上分布着加强筋。在局部，也就是在突入蜗轮腔25的区域加强筋被削掉。

所说的区域：蜗轮腔25、槽30，回转区31以及凸台41被一个边框50所包围，其上棱边分布在同一个高度上，用来作为金属盖板17的结合面51，在必要情况下棱边和盖板之间放入密封垫。

由图4和5可以看出，边框50局部延伸到个别区域底面的下方。在图5中可以看到，下边框区52在大约180°的范围内包围蜗轮腔25底面53的下侧面。从这个越过底面下侧面的延长的下边框区52到一个中央底座55之间分布了四条筋54，底座同样突出于底面53的下侧面，正如由图2中可以看到的，它用来安装销轴26。

可以看到，底座55和凸台41的底面42在差不多同样的高度处终止。在底座55和凸台41之间布置3条加强筋：中间的筋56从底座55的中心伸展到凸台41的轴线，两条侧筋分别与底座55以及凸台41相切。

所以选择这样的筋片布置是因为，销轴(也就是蜗轮6的旋转轴线)以及从动轴11的轴线相互之间必须保持准确的位置，以避免电机运行时出现噪声。为了达到对此所必需的刚性，底座55不直接连接在支承套40上，而是中间隔了一个具有比支承套40大的直径的凸台41。因此通过筋片56,57可以更好地承受可能出现的扭转。支承套40本身通过加强筋45牢固地固定在凸台41内。

回转区31范围内的边框50也向下伸出,使得背对回转区31的一侧上形成一个安装腔60，它用来安装电子控制装置23。这在图5中可以特别清楚地看出来，其中封闭这个腔的盖板61局部剖开，使得可以看到上面装着电子线路元件的薄板62。安装腔60一侧由向下伸出的边框，另一侧由筋片54和侧筋57围成。

在回转区31以及安装腔60的侧壁上与蜗轮腔25的壁相切的部位，做一个插头壳体70。这个插头壳体是一个矩形的盒子71，它向上向下都是开口的。盒子71通过一个平行于两个开口的侧面分布的隔板72分成两个区域。一个区域开口直到壳体的上侧面，并用来作为插头的导向，为此盒子的内侧面配备了相应的导向槽73。盒子的另一个区域开口直到壳体3的下侧面，并且它朝安装腔60的一侧是张开的，使得薄板62可以伸入盒子的这个区域。在薄板上焊有四个销子，它们穿过隔板上的孔74伸入插头壳体70的第一部分，在那里可以与对应插头相应的触头连接。

在蜗轮腔25的底面区域同样设有三个裂口75，它们通向安装腔60。接触板22的接触片111、117、118穿过这些裂口75。

另一个裂口76从安装腔60通过回转区31的底面通入回转区。它的作用将在后面与接触板22一起作进一步叙述。

由图1-4可以看到，壳体的外侧面上设有三个紧固元件80、81、82。原则上这些紧固元件可以根据车辆内的安装条件设置在壳体上的任何部位。紧固元件80、81和82各自由一个带两个平行分布的侧壁83、84的底座组成，它们具有直角三角形的形状。三角形一条边的长度相当于壳体3的高度，并且连接在壳体3上。因此另一条直角边垂直于壳体壁延伸。侧壁83,84之间围成一个面85，在它的外端上有一个紧固孔86。只要刚性允许，这个面的其它部分可以断开。紧固元件80、81、82可以分别地这样布置，使得孔86在壳体盖17的高度上，壳体3下侧面的高度或者在中间延伸。

下面将参照图6。在电机法兰连接的区域具有一个凹处89，用以安装电机轴4的轴承。此外在法兰连接区的上、下方设有凹处90,91，紧固钩嵌入这两个凹处内，电机壳体92用这些紧固钩固定在壳体上。在法兰面上既可以安装一个塑料电刷支承板92a(它配备用于电机电刷94的相应导向通道93)，也可以与壳体3做成一个整体。为了给电刷94供电，以及为了固定电刷94在电刷支承板92a的相应导向通道93内设有一个相应的折弯的固定板95，它可以和壳体3底面上的接触板22相连。为此一个开口穿过法兰面通入蜗轮腔25。在固定板95上设有一个簧片96，它穿过这个开口，并可以和接触板焊接在一起。此外固定板具有一个簧片96，它可以贴合在电机的金属外壳97上。

上面所说的、构成壳体的元件由塑料整体制成，并由注塑成形。为了达到必要的刚性塑料含有2mm到10mm长的矿物纤维。此外它还含有添加物，以使塑料不受气候的影响(臭氧)，并因此使从动轴可以直接支承在导向套内时，提供良好的滑动性能。

在设计基体20时必须注意，尽可能使所有区域具有同样的壁厚。

这首先突出地表现在安装电感线圈和电容器的蜗轮腔25底面的区域设计为在底面53的下侧面上相应的突起。

其次支承套40从凸台41中向外突起的部分加厚。这相当于一个翻卷的装饰套，在迄今为止的不是塑料制成的壳体中它翻卷在车辆上可以看得见的支承套的外面。通过由塑料制造整个壳体，可以不用单独的装饰。通常其前提条件是，正如前面所述，塑料由不受气候影响的材料组成。

如前所述，基体20的上边框做成一个平面，因此可以放上盖板17。因为正如较前面已经说明过的那样，盖板也用来作为传动装置的轴向支承(罩子15)，所以对边框上棱边的平面度提出较高的要求。

为了达到这个要求，注塑模必须修整到在考虑壳体从模具中取出后冷却时出现轻微的扭曲的情况下能形成一个平整的棱边上表面。这样一种修整特别困难。因此建议采用以下的方法(见图8)。

壳体3在多处用螺钉101连接，壳体的棱上设有相应的螺钉孔102。壳体棱上除螺钉孔102以外还有凸台100，它直到壳体侧面为止在局部圆周上包围螺钉孔。凸台的高度略小于壳体3和壳体盖板17之间所用的密封垫103。

各个凸台可以方便地做成在同一个高度上，只要在壳体第一次注塑和冷却以后测量各凸台，并将注塑模作相应修整，使得接着加工的壳体其凸台都在同一个高度上。因为在一定的点、也就是凸台100进行测量，模具的修正比较容易进行，因为它只需在模具相应的部位重新进行。这要比试图将整个上棱面做成平面容易一些。

密封垫103本身是柔性的，因此当盖板与壳体拧紧时，密封垫103会压缩，直到盖板17贴合在凸台100上为止。

下面介绍接触板22，它画在图9a及9b上。接触板22由一块板材冲制而成，其中在各个导电轨道之间还留有连接横隔，它们在接触板22装入壳体3以后割开。主导电轨道101具有一个中央孔102，蜗轮6的销轴26穿过这个孔，直至接触板22贴在蜗轮腔25的底面上。属于主轨道的还有一个接触弹簧103，它从接触板平面上拱起，并在其末端有一个突起的触头104，它与蜗轮底面上相应的导电轨道配合作用。其次它还有一个接触凸台105，它们位于接触板22的外缘区域。

另一个导电轨道106差不多与接触弹簧103平行分布，其一端有一个第二接触凸台107，另一端有一个电感线圈28的接头108。第三个导电轨道109L形地分布在接触板的外侧，其一端具有一个用于电感线圈28另一头的支座110，另一端终止于第一触销111。

这个第三导电轨道109具有另一个用于电容器29的接头112、电容器的另一端连接在主导电轨道101上的一个接头113上。第四个导电轨道115设有一个接触弹簧116，和第一个接触弹簧一样它在其拱起的末端也设有一个触头117a，它与蜗轮6底面上的另一条导电轨道配合作用。这个导电轨道115的另一端同样终止于一个第二触销117，它设在第一触销的旁边。第三触销118位于主导电轨道101上，这三个触销111、117、118相互并排设置。

主导电轨道101与一个冷却板120连成一体。冷却板垂直于主导电轨道101延伸，并通过一个L形拱起的连接板121与它相连。冷却板120的上端经过折弯形成壳体盖板17的一个结合面122。冷却板120的表面上冲制并折弯成一个衬板123。

当接触板22装在蜗轮腔的底面上时，两个接触凸台105、107直接处于电机法兰缺口的前面。电刷固定板95具有两个折弯的簧片，它们穿过这个缺口，与接触凸台105及107相接触。触销111、117、118穿过蜗轮腔25的底面上的裂口75，到达电子装置安装腔60。因此在图5中也可以看到相应的触销。

冷却板120穿过回转区31底面上的孔76，使得其下端能够接触到待冷却的电子单元。

这样上面折弯的一端便位于壳体结合棱的高度上，使得折弯的平板122接触到盖板17。

如上所述，安装电子装置的薄板62具有多个触销，它们插入插座壳体70。这在图7中以剖视图再次表示出来。这个图表示通过壳体插座壳体70区域和电子装置安装腔70及回转区的剖视图。

电子装置安装腔60内放了一块薄板62，它上面还焊着一个功放三极管131。一个冷却箍132与功放三极管131相连，三极管131和冷却箍132穿过回转区31底面上的孔76，其中冷却箍132齐平地贴在冷却板120上。折弯的平板121支承在壳体壁上，它用来使冷却板120大面积地贴在冷却箍132上。此外可以看出，折弯的末端122贴在盖板17上。因此盖板用于功放三极管131的大面积冷却。

正如由图7还可以看到的，和已经说明过的，薄板62具有多个接头销，它们伸入插头壳体70。伸入电子装置安装区60的接触板22的触销111、117、118同样与薄板62上相应的导电轨道相连。一个这种导电轨道将主导电轨道101上的触销118与插头壳体70的接地接头销相连。因此不仅仅一个接触弹簧103接地，而且与接触凸台105相接触的电刷也接地。此外盖板通过冷却板和折弯的末端122也接地。其次在设计电刷固定板时考虑，接地的部分与用法兰连接在壳体3上的电机壳体相接触。因此只要不是用来导电的所有金属零件都接地。因此电机可以很容易地防止干扰。

第二接触弹簧116通过第二触销117供给电流，通过第一触销111，通过通过电容器接地的第三导电轨道109，两个与接触凸台107接触的电刷，通过电感线圈供给电压。

在这种方案中电机、由接触弹簧103、116以及蜗轮底面上的导电轨道构成的回路的全部电源，以及电子单元通过接触板供给电压，电压通过唯一的插头输入。不需要在壳体以外额外的布线。

为了将接触板固定在壳体底面上作为如下建议(见图10)。通常从壳体底面上突出一些柱销140，它们与板上相应的孔相配合。板放入以后柱销突出于板的上表面，使得它只有用热冲模才能将它熔化压下，这时形成一个蘑菇头，它将板可靠地固定。

因为上面已经说过，采用带纤维的塑料则无法毫无问题地采用这种方法，因为纤维本身不参与变形。

因此在板上做成锥形的孔141，使板的一侧形成一个比较锐利的棱142，另一侧形成一个比较大的孔。孔的上侧，也就是形成锐利棱边的地方其直径略小于柱销的直径。

现在当将板压在柱销140上时，柱销穿过孔，这时锐利棱边142像倒钩一样嵌入柱销140的外壳面，使得板22不可能再掉出来。从而板22和壳体3形成持久的连接。

为了板装入时找正方便，柱销上端143做成锥形。

在图1中可以看到另一个细节。电机轴4在端部有一段轴端150，它靠在一个平整的金属挡块151上，这个挡块151插在基体20相应的槽内。

因为电机轴通过相应的装置152保持着预紧力，轴端150和挡块151之间产生摩擦热。因为槽是向上张开的，挡块151(必要情况下它设有折弯的平板)可以与盖板17相接触。因此盖板17用来散发产生的摩擦热。挡板151最好可以做成椭圆形，其中长边插入向上张开的槽。

销轴26固定在壳体底面上。为了得到可靠的固定，销轴26首先配备一条或几条环形槽。

此外在注塑壳体时销轴一起注塑包在里面。通过这样的方法销轴可靠地固定在壳体底部。

如图2所示，销轴可以与一端一槽对称地在另一端做上另一个槽，使得在注塑机装料时不需要注意销轴的方向。

因为上述传动箱也应该可以用于玻璃喷水清洗装置，所以设有一个通过从动轴11的进水通道。这在图11中较详细地画出。为此从动轴11做成空心的。进水管主要由一根细铜管200组成，它的一端弯曲。这个弯曲部分被一个塑料固定件201所包围，它是包着细铜管注塑而成的。固定件201首先有一个导向部分202，它插入空心轴，并使细铜管200固定在中央。另一端做成一个管口203，在它上面可以套一个软管。基体204带有侧切口，用它可以插接式地装入盖板17的一个孔内。细铜管200的另一端配有一个尾端件205，它同时用来作为金属喷嘴206的支架。为此尾端件205具有一个凹陷，外形轮廓是球形的喷嘴206可以压入这个凹陷内。喷嘴206可以找准相对于尾端件205的方向，使水喷到玻璃上一定的部位。尾端件205本身设有一个中心盲孔207，它到喷嘴的安装区域为止，并通向喷嘴孔208。

现在问题在于，尾端件205这样可靠地固定在细铜管200上，使得在调整喷嘴206时尾端件205本身的位置不会改变。

为此尾端件205设有一个导向榫轴209，它可以插入细铜管200，其中榫轴209的外径大致相当于管的内径。配合绝对不能太紧，以使管状的榫轴209可以没有挠曲地插入细铜管。

为了防止尾端件205相对于细铜管旋转，它附加地设有一个环形凸台210，它与管状榫轴209同心安装，使得凸台210和管状榫轴209之间形成一个环形槽，它的宽度相当于管壁的厚度。现在将细铜管末端外圆略微弄得粗糙一些(铣粗或者其他方法)，使铜管以足够的夹紧力固定在凸台210和榫轴209之间的环形槽内。

凸台210的轴向长度这样来确定，使得产生足够的夹紧力，管状榫轴209的长度这样来确定，使得支架205相对于细铜管起足够的密封作用。

Claims (2)

1．传动箱壳体，由一个带至少一个用来安装传动元件的凹腔(28)的基体(20)组成，凹腔(28)通过一个金属盖板(17)封闭，在基体(20)上做一个导向套(40)，它垂直于基体(20)的底面(27)向外伸展，其特征在于：基体(20)由玻璃纤维加强的塑料制成，在凹腔(28)的底面(27)上设有一个销轴安装孔，它从底面(27)垂直地向外突出，并带有分布在销轴安装孔和导向套(40)之间的加强筋(56、57)。

2．按权利要求1的壳体，其特征在于：导向套(40)设置在一个凸台(41)内，其中在凸台(41)内壁和导向套外壁之间分布着垂直分布的加强筋(45)。

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