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Title:
DRIVE MECHANISM FOR GENERATING A PERIODIC TRANSLATIONAL MOTION, ESPECIALLY A WIPER MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/064276
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive mechanism for periodic translational motions, especially a windshield wiper motor, comprising a crank (6) and a ball and socket (11) driven by said crank (6), wherein the ball and socket (11) is arranged on a toothed wheel having an outer toothing (9), the toothed wheel is rotationally mounted on the crank (6) and an inner toothing (4) of a component (3) is provided that is stationary in relation to the crank (6), said inner toothing being concentric in relation to the axis of rotation of the crank (6). The outer toothing (9) of the toothed wheel (8) engages with the inner toothing (4).

Inventors:
KNAUF RICHARD (FR)
Application Number:
PCT/DE1999/001553
Publication Date:
December 16, 1999
Filing Date:
May 27, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KNAUF RICHARD (FR)
International Classes:
B60S1/16; B60S1/24; (IPC1-7): B60S1/24; B60S1/16
Foreign References:
DE2448981A11976-04-29
EP0361449A11990-04-04
DE19814135A11998-10-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 14 31 December 1998 (1998-12-31)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antrieb für Bewegungen mit einer translatorischen, periodischen Rich tungskomponente, insbesondere als Wischermotor, aufweisend eine Kurbel (6) und einen über die Kurbel (6) angetriebenen Kugelzapfen (11), dadurch gekennzeichnet, daB der Kugelzapfen (11) auf einem Zahnrad (8) mit einer AuBenverzahnung (9) angeordnet ist, daß das Zahnrad (8) drehbar auf der Kurbel (6) gelagert ist, daB eine zur Drehachse der Kurbel (6) konzentrische Innenverzahnung (4) eines bezüglich der Kurbel (6) feststehenden Bauteils (3) vorgesehen ist und da (i das Zahnrad (8) mit seiner AuBenverzahnung (9) mit der Innenver zahnung (4) in Eingriff ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Kurbel (6) das Zahnrad (8) auf einem Kreis mit dem Radius R2 führt, daB die AuBenverzahnung (9) des Zahnrads (8) einen Radius R3 aufweist, daB ein Abstand d zwischen der Mitte des Kugelzapfens (11) und der Dreh achse (8.1) des Zahnrads (8) vorhanden ist, wobei der Abstand d, der Radius R2 und der Radius R3 die Hälfte des Radius Rl der Innenver zahnung (4) sind.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kugelzapfen (11) mindestens eine Gelenkstange (21,22) angebracht ist, welche mit einer Wischerkurbel (23,24) in Verbindung steht, wobei die Wischerkurbel (23,24) schwenkbar gelagert ist.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daB an dem Kugel zapfen zwei Gelenkstangen (21,22) angebracht sind, die jeweils mit einer Wischerkurbel (23,24) in Verbindung stehen.
5. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Parkstellung der Wischeranlage der motorseitige Anlenkpunkt (11) der Gelenkstange (21,22) auBerhalb der Verbindungsgeraden der wischer kurbelseitigen Anlenkpunkte der Gelenkstange (21,22) liegt.
Description:
Antrieb zur Erzeugung einer translatorischen, periodischen Bewegung, insbesondere als Wischermotor Die Erfindung betrifft einen Antrieb, der als Wischermotor bei einer Wisch- anlage, wie sie im Kraftfahrzeugbau zum Einsatz kommt, Anwendung findet.

Die Drehbewegung des Antriebs muß in eine eine translatorische Richtungs- komponente enthaltende Bewegung umgesetzt werden, wobei dabei ein Hin- und Herbewegen eines Bauteils, beispielsweise einer Gelenkstange, erfolgen soll.

Stand der Technik In heutigen Anlagen werden die Gelenkstangen von einer auf der Welle eines Motors befestigten Kurbel angetrieben. Die Kurbel weist hierzu einen Kugelzapfen auf, der zusammen mit der Kurbel auf einer Kreisbahn um die Drehachse des Motors umläuft. An diesem Kugelzapfen sind Gelenkstangen befestigt, die folglich mit dem Kugelzapfen zusammen umlaufen. Dabei erfährt das Ende der Gelenkstange neben einer Hin-und Herbewegung auch eine Auf-und Abbewegung, welche von dem Cosinus und dem Sinus des Drehwinkels abhängen.

Dadurch, daB die Gelenkstangen an ihrem Ende eine Drehbewegung aus- ftihren, überstreichen die Gelenkstangen einen sehr groBen Hüllbereich, was bei modernen Fahrzeugen häung zu Platzproblemen fuhrt. Unter dem Hüll-

bereich ist der Bereich zu verstehen, den die Gelenkstange von einer äuBe- ren Position zur gegenüberliegenden äußeren Position beansprucht.

Vorteile der Erfindung Dank der Erfindung wird eine Bewegung mit einer translatorischen Rich- tungskomponente erzeugt, bei welcher die Auf-und Abbewegung, d. h. die Bewegungskomponente in senkrechter Richtung zur Translationsbewegung, verringert ist. Dadurch verkleinert sich der Hüllbereich beispielsweise von mit dem Antrieb verbundenen Gelenkstangen entscheidend.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Parkwinkelversatz zwischen der Fahrer- und der Beifahrerseite selbst dann vermieden, wenn in Parkstellung der Wischeranlage der motorseitige Anlenkpunkt der Gelenkstange auBerhalb der Verbindungsgeraden der wischerkurbelseitigen Anlenkpunkte der Gelenkstange liegt.

Zeichnung In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt die Fig. 1 eine Ansicht-auf die Abtriebsseite des Antriebs und die Fig. 2 einen Antrieb als Wischermotor einer Wischanlage mit Reihen- antrieb und die Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie AA aus Fig. 1 Ausftihrungsbeispiel In Fig. 1 ist ein Antrieb zur Erzeugung einer translatorischen, periodischen Bewegung dargestellt. Ausgehend von einem Motor 1 mit einem angeflansch-

ten Übersetzungsgetriebe 2 ist ein Getriebegehäuse 3 mit einer Innenver- zahnung 4 vorgesehen. Im Inneren des Getriebegehäuses 3 befindet sich ein mit der Welle 5 mitdrehender Arm 6, an dessen freien Ende ein Bolzen 7 zur Lagerung eines Zahnrads 8 angeordnet ist. Das Zahnrad 8 kämmt mit seiner AuBenverzahnung 9 in der Innenverzahnung 4 des Getriebegehäuses 3.

Auf dem Zahnrad 8 ist drehfest zu diesem ein Kugelzapfenträger 10 mit einem Kugelzapfen 11 angebracht. Der Kugelzapfen 11 ist derart auf dem Kugelzapfenträger 10 angeordnet, daB der Abstand d des Zentrurns des Kugelzapfens zu der Drehachse des Zahnrads 8 genau dem halben Radius Rl der Innenverzahnung 4 entspricht, wobei die Drehachse des Zahnrads 8 auf einem Kreis 12 mit dem Radius R2 angeordnet ist und die AuBenver- zahnung 9 des Zahnrads 8 einen Radius 3 aufweist. Die geometrische Beziehung ist die, daB die Radien R2 und R3 sowie der Abstand d genau die Hälfte des Radius R1 betragen.

Der Bewegungsablauf ist wie folgt : Dreht sich die Welle 5 im Uhrzeiger- sinn, so wird der auf der Kurbel 6 auf dem Radius R2 gelagerte Bolzen 7 ebenfalls im Uhrzeigersinn bewegt. Da das Zahnrad 8 an dem Bolzen 7 drehbar gelagert ist und mit seiner AuBenverzahnung 9 in der Innenver- zahnung 4 des Getriebegehäuses 3 kämmt, fuhrt die Verschiebung der Dreh- achse des Zahnrads 8 zu einer Drehbewegung des Zahnrads 8 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Drehachse des Zahnrads 8 bewegt sich dabei in der Darstellung nach unten. Durch die Drehung des Zahnrads 8 erfolgt mit der Abwärtsbewegung der Drehachse in Richtung der negativen y-Achse auch eine Bewegung des Kugelzapfens zur Drehachse der Welle 5 hin, also in negativer Richtung der x-Achse. Diese Bewegung wird als Translationsbewe- gung bezeichnet. Die Achse des Kugelzapfens 11 bleibt in ihrer Lage

bezüglich der y-Richtung aufgrund der gewählten geometrischen Verhältnisse<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> unverändert.

Von dem Kugelzapfen 11 aus betrachtet, dreht sich das Zahnrad 8 entgegen dem Uhrzeigersinn im Abstand d um den Kugelzapfen 11. Nach einer Drehung der Welle 5 um einen Drehwinkel von 90° in Richtung des Uhrzeigersinns fällt das Zentrum des Kugelzapfens 11 mit der Drehachse der Welle 5 zusammen, der in Fig. 1 in einer Extremlage dargestellte Kugel- zapfen 11 hat dann seine Mittellage eingenommen. Wird die Welle 5 um weitere 90° gedreht, so ergibt sich die gegenüberliegende extreme Position, die einem Drehwinkel von insgesamt 180° entspricht. Wesentlich bei dieser Bewegung ist, daB der Kugelzapfen 11 aufgrund der geometrischen Verhält- nisse eine rein translatorische Bewegung erfährt In Fig. 2 ist der Antrieb mit dem Kugelzapfen 11 in Verbindung mit zwei Gelenkstangen 21,22 dargestellt, die wiederum mit drehbar gelagerten Wischerkurbeln 23,24 verbunden sind. Durch die translatorische Bewegung des Kugelzapfens 11 und die Bewegung der Wischerkurbeln 23,24 auf einer Kreisbahn um ihren Drehpunkt ergibt sich für die Gelenkstangen 21, 22 im Bereich ihrer Verbindung mit den Wischerkurbeln 23,24 nach wie vor eine Auf-und Abbewegung, die sich jedoch in einer gegenüber her- kömmlichen Antrieben viel engeren Hüllkurve befinden. Aufgrund der rein translatorischen Bewegung des Kugelzapfens 11 wird die Hüllkurve aus- schlieBlich von der Auslenkung der Gelenke 25 zur Verbindung der Gelenk- stangen 21,22 mit den Wischerkurbeln 23,24 bestimmt. Durch die Trans- lationsbewegung des Kugelzapfens 11 ist selbst eine Anordnung des Antriebs in einem Abstand zu der Verbindungsgeraden der Wischerkurbelenden 25 möglich, ohne daß ein Parkwinkelversatz in der Ablage der Wischerblätter auftritt. Die Welle 5'des Antriebs kommt nun in einem Abstand zur

Verbindungsgeraden der Wischerkurbelenden 25, wodurch sich auch die Lage des Kugelzapfens 11'verschiebt.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Gehäuse 3 des Antriebs gezeigt. In das Innere des Getriebegehäuses 3 ragt eine Welle 5, die auch als Vierkant ausgebildet sein kann und an der ein mitdrehender Arm 6 angeordnet ist.

An dem freien Ende des Arms 6 ist ein Zahnrad 8 angeordnet, welches über einen Bolzen 7 in dem Arm 6 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 8 kämmt mit seiner AuBenverzahnung 9 in der Innenverzahnung 4 des Getrie- begehäuses 3.

Mit dem Zahnrad 8 drehfest verbunden ist ein Kugelzapfen 11, der auf dem Kugelzapfenträger 10 in einem radialen Abstand zu der Drehachse 8.1 des Zahnrads 8 angeordnet ist.

Im Gegensatz zu der Lagerung des Zahnrads 8 über den Bolzen 7 in dem Arm 6 ist der Kugelzapfenträger 10 drehfest mit dem Zahnrad 8 verbunden, dreht also mit diesem mit, wohingegen sich das Zahnrad 8 in dem Arm 6 dreht.

Die Lage der Bewegungsachse des Kugelzapfens 11 ist durch die Mon- tagestellung des Zahnrads 8 und der Kurbel 6 vorgegeben.

Der Antrieb funktioniert folgendermaßen : Im Getriebegehäuse ist die Innen- verzahnung 4 mit einem Teilkreisradius R1 angebracht. Innerhalb dieser Innenverzahnung läuft das Zahnrad 8 auf einer Kreisbahn mit dem Radius R2 um den Mittelpunkt der Innenverzahnung 4 und wird dabei von der Kurbel 6 gefiihrt. Das Zahnrad 8 hat einen Teilkreisradius R3 und kämmt mit seiner AuBenverzahnung 9 in der Innenverzahnung 4. Der in einem Abstand d zur Drehachse des Zahnrads 8 angeordnete Kugelzapfen 11 wird

durch die Drehung des Zahnrads 8 bewegt. Das Zahnrad 8 wird an zwei Stellen zwangsgefuhrt, zum einen in seiner Lagerung an der Kurbel 6 durch den Bolzen 7 und zum anderen durch den Eingriff seiner AuBenverzahnung 9 in die Innenverzahnung 4 des feststehenden Gehäuses 3.

Für den Fall, daB der Teilkreisradius Rl doppelt so groB wie der Radius R2 und der Radius R3 und der Abstand d ist, führt der Kugelzapfen 11 eine geradlinige Bewegung mit der Amplitude 2 Rl aus.

Wird der Abstand d der Kurbel vergröBert, z. B. um den überstrichenen Winkel der Wischerkurbeln zu vergröBern, führt der Kugelzapfen 11 eine elliptische Bewegung durch. Dabei ergibt sich als Länge der Hauptachse 2 + (2- (d-Rg)) und als Länge der Nebenachse 2- (d-R3). Auch hier wird also eine Bewegung mit einer translatorischen Richtungskomponente erzeugt.