专利名称：雨刷电机和雨刷设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种雨刷电机和一种具有所述雨刷电机的雨刷设备。
背景技术：
当雨刷臂被阻止在雨刷设备内操作时，过大的载荷作用在雨刷电机的输出轴上，所述雨刷设备摆动并刮过车辆的挡风玻璃表面。此过大的载荷可以破坏摆动机构、减速机构和雨刷电机中的其它构件。为了防止机构和部分的破坏，组成摆动机构、减速机构和雨刷电机中的其它构件的每一个部分被规定成具有可以承受作用在雨刷电机的输出轴上的过大的载荷的强度。由此，设计雨刷电机中的上述因素会增加传统的雨刷电机的尺寸和重量。
考虑到增加了雨刷电机的尺寸和重量的上述设计因素，如JP-2006-51835-A中披露的，本发明的申请人提出了在其上集成有离合器机构的雨刷电机，以便减小输出轴与摆动机构或减速机构之间的载荷传递。在配备有此离合器机构的雨刷电机中，施加到输出轴上的过大的载荷没有传递到摆动机构和雨刷电机的主体。因此，在设计雨刷电机中可以降低组成上述摆动机构、减速机构和其它构件的部分的强度，从而减小雨刷电机的尺寸、重量和制造成本。
然而，即使在雨刷设备运行期间作用到雨刷片上的擦拭载荷增加、以及围绕输出轴的轴线作用的擦拭载荷在假定值内变化的情况下，关心的也是擦拭载荷可以使离合器机构工作以经常地切断输出轴与摆动机构等之间的载荷传递。当擦拭载荷变化使得离合器如上所述地工作时，雨刷片可以停止对擦拭表面进行不希望有的擦拭。
此外，在聚集的雪和/或冻结的冰将雨刷片锁定在挡风玻璃上的某一擦拭角度的情况下开启雨刷设备时，离合器机构切断输出轴与电机主体侧机构之间的载荷传递，且电机主体持续操作摆动机构和雨刷电机上的其他构件。由此，在锁定雨刷片中连续产生的操作噪音会让车辆内的乘客厌烦。
相反，在离合器机构的操作载荷和接合释放扭矩太大的情况下，在操作离合器机构之前，作用到输出轴侧上的外力可以破坏雨刷电机的强度降低的部分。
发明内容
考虑到上述问题提出本发明，并且本发明的目的是提供一种雨刷电机和雨刷设备，通过将离合器机构设计成响应于适当的外部载荷操作，所述雨刷电机和雨刷设备可以实现尺寸和重量的减小、和同时对雨刷电机的内部机构的保护。
所述雨刷电机用于枢转地来回驱动雨刷，并包括电机主体、输出轴、传动机构和离合器机构。所述电机主体产生旋转力。所述输出轴连接到雨刷，从而旋转雨刷。所述传动机构传递来自电机主体的旋转力。当输出轴承受不大于接合释放扭矩的扭矩时，所述离合器机构将旋转力从传动机构传递到输出轴，且当输出轴承受大于接合释放扭矩时，所述离合器机构使得传动机构空转以不将旋转力从传动机构传递到输出轴。所述接合释放扭矩被规定为大于最大擦拭扭矩的值，由雨刷施加到输出轴上的扭矩在雨刷的正常操作期间被估计达到所述最大擦拭扭矩的值。
通过研究下面的详细描述、所附权利要求、和附图，本发明的其它目的、特征和优点，以及相关部分的操作方法和功能将更容易被理解，且下面的详细描述、所附权利要求、和附图均形成此申请的一部分。在附图中图1是显示根据本发明第一实施例的雨刷设备的主视图；图2是显示根据第一实施例的雨刷设备的雨刷电机的透视图；图3是显示根据第一实施例的雨刷电机的部分透明透视图；图4是显示根据第一实施例的雨刷电机的分解透视图；图5是显示根据第一实施例的雨刷电机的横截面视图；图6是显示沿图5中的线VI-VI做出的、根据第一实施例的雨刷电机的另一横剖面视图；图7是显示根据第一实施例的雨刷电机的另一横剖面视图；图8是显示沿图7中的线VII-VII做出的、根据第一实施例的雨刷电机的另一横剖面视图；图9是显示根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构的接合状态的放大透视图；图10是根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构的分解透视图；图11是根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构的另一分解透视图；图12A是显示根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构的接合状态的解释性视图；图12B是显示根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构从接合状态转换到释放状态的另一解释性视图；图13是显示作用在根据第一实施例的雨刷电机的输出轴上的擦拭载荷的变化的图表；图14是显示根据第一实施例的雨刷电机的另一横剖面视图，其中离合器机构在释放的状态；图15是使显示根据第一实施例的雨刷电机的离合器机构的释放状态的另一放大透视图；图16是根据本发明第二实施例的雨刷电机的横剖面视图；图17是根据第二实施例的雨刷电机的离合器机构的分解透视图；和图18是根据本发明第三实施例的雨刷电机的横剖面视图。
具体实施例方式
下面描述根据本发明三个实施例的雨刷电机和雨刷设备。下面描述的雨刷电机和雨刷设备的部件及其布置、和其他特征不限制本发明的保护范围，且本质上可以根据本发明的实质进行修改。
图1描绘了根据本发明第一实施例的雨刷设备W。雨刷设备W主要包括雨刷电机90(参照图2等)，所述雨刷电机90用于驱动雨刷并安装在车辆主体内；和雨刷主体200，所述雨刷主体200连接到雨刷电机90。
雨刷电机90安装在车辆主体1内输出轴12从输出轴孔(形成在车辆主体1上)2凸出的位置。
在第一实施例中，雨刷200包括雨刷臂201和雨刷片202。雨刷臂201的基部端固定在输出轴12上，且雨刷片202可旋转地连接到雨刷臂201前端。
雨刷片202通常被设置在雨刷臂201内的偏压部件(没有示出)偏压到挡风玻璃3上并与挡风玻璃3保持接触，所述挡风玻璃3为目标擦拭表面。当雨刷电机90操作时，雨刷臂201和雨刷片202围绕输出轴12的旋转轴线在预定角范围内摆动。由此，雨刷片202可以来回擦拭挡风玻璃3的表面。
如图2-9等中所示，雨刷电机90包括电机主体92、摆动机构(传动机构)94和离合器机构10。
在第一实施例中，离合器机构10具有输出轴12。如下所述，当外力作用在输出轴12上且围绕输出轴12作用的扭矩大于具有设定大小的接合释放扭矩时，离合器机构10被放置到(或移动到)释放位置，在释放位置，摆动机构94相对于输出轴12空转从而切断外力从输出轴12到电机主体92的传递。
电机主体92具有下面的构造，即电枢(armature)108和其他部分位于磁轭壳体98内，且具有中空和开口的壳体96连接到磁轭壳体98。壳体96容纳摆动机构94和离合器机构10，且盖板148关闭壳体96的开口侧(输出轴相对侧)。
磁轭壳体98为大致杯状的有底的形状。磁轭壳体98的一个轴向端部通过拉制加工形成并设置有底部。磁轭壳体98具有大致扁平的圆周表面。即，磁轭壳体98的横剖面在垂直于旋转轴110的方向上比在平行于输出轴12的方向上窄。磁轭壳体98的开口一体地固定到壳体96上。
在磁轭壳体98的开口侧端部固定了壳体端部部件104。壳体端部部件104由电绝缘树脂制成。轴承106位于壳体端部部件104的中心部分内。另一轴承102位于磁轭壳体98的底壁的凸出部分内。
电枢108的旋转轴110被轴承102、106可旋转地支撑，并安装在磁轭壳体98内部。在磁轭壳体98的内圆周表面上设置有固定磁铁112，所述固定磁铁112定向成面对电枢108。
此外，壳体端部部件104保持电刷壳体和大体上矩形的条形电刷114。电刷114被偏压装置(没有示出)朝向电枢108的换向器116偏压，以使得电刷114的前端部分与换向器116接触。连接引出端118连接到电刷114上，且电刷114通过引出端118电连接到电源电线。
联轴器120固定在电枢108的旋转轴110的一个端部上，所述旋转轴110的一个端部凸出到壳体96内。联轴器120将电机主体92的旋转轴110连接到摆动机构94的蜗杆122。
摆动机构94具有包括蜗杆122、由树脂制成的蜗轮128、扇形齿轮132(用作本发明的摆动部件)、支撑杠杆138等的构造。蜗杆122和蜗轮128用作减速机构。蜗轮128、扇形齿轮132和支撑杠杆138用作摆动机构。
设置在壳体96内的两个轴承124、126，可旋转地支撑蜗杆122的两个端部。
壳体96安装了旋转轴130，所述旋转轴130大致垂直于蜗杆122的中心轴线，即旋转轴线110，并大致与输出轴12的中心轴线平行。蜗轮128固定在旋转轴130上以与蜗杆122啮合。
蜗杆122连接到摆动机构的扇形齿轮132。具体地，支撑轴134在蜗轮128的后表面，即蜗轮的盖板(148)侧表面凸出。支撑轴134形成在与旋转轴130不同的位置，即支撑轴134与旋转轴130径向分开。支撑轴130可旋转地支撑扇形齿轮132的一个端部。
支撑轴140在扇形齿轮132的另一端部的后端面凸出。扇形齿轮132具有齿轮轮齿136，所述齿轮轮齿136为大致以支撑轴140为中心的扇形状布置。齿轮轮齿136与后面将要解释的离合器机构10的输入圆盘28接合。
支撑杠杆138的一端可旋转地连接到支撑轴140上。支撑杠杆138的另一端可旋转地连接到输入圆盘的旋转中心，即连接到输出轴12上。由此，支撑轴140与输出轴12之间的节距得到维持，从而保持扇形齿轮132与输入圆盘28之间的接合状态。因此，扇形齿轮132根据蜗轮128的旋转来回摆动，且输入圆盘28根据扇形齿轮132的摆动运动来回旋转。然后，输出轴12与输入圆盘28互锁并来回旋转，从而固定在输出轴12的前端上的雨刷200来回擦拭挡风玻璃3的表面。
由树脂等制成的滑动器147固定在支撑杠杆138的后表面。如图8等中所示，此滑动器147在扇形齿轮132的来回摆动运动期间与盖板148滑动接触。由此，可以防止支撑杠杆138在它的厚度方向上即输出轴12的轴向方向上移动。
在第一实施例中，雨刷200直接连接到输出轴12，但是，雨刷200也可以间接连接到输出轴12，从而将连杆、杆等置入其间。
如图10、11中所示，第一实施例中的离合器机构10主要包括输出轴12、接合基部20、用作偏压装置的螺旋弹簧44、离合器圆盘38和输入圆盘28。接合基部20、螺旋弹簧44、离合器圆盘38和输入圆盘28用作离合器机构10。
输出轴12的前端侧部分，即图10中的输出轴12的上部是圆柱形柱状部分13，所述柱状部分13具有圆形的横截面轮廓。输出轴12的基部端侧部分，即图10中的输出轴12的下部为相对旋转防止部分14，所述相对旋转防止部分14具有大致矩形的“双D形切口”截面轮廓。具体地，相对旋转防止部分14具有在圆周方向上彼此相隔180度的一对平面，和与所述平面连续成形的一对曲面。
如图6中所示，输出轴12的圆柱形柱状部分13被轴承部分50可旋转地支撑，所述轴承部分50固定在壳体96上。相对旋转防止部分14在前端侧部分、即圆柱形柱状部分13附近设置有旋转制止部分16，并在基部端侧部分设置有下落制止部分18。旋转制止部分16是一组肋线(rib line)，所述一组肋线在圆周上并排布置在圆周表面上，从而肋线分别与轴向方向平行。下落制止部分18是浅槽，所述浅槽在与输出轴12大致垂直的方向上在圆周表面上延伸。
在第一实施例中，通过将接合基部20、螺旋弹簧44、离合器圆盘38和输入圆盘28顺序安装到输出轴12的基部端部侧的相对旋转防止部分14上，和通过将下落制止夹32连接到下落制止部分上，离合器机构10被组装。由此，离合器机构10可以为一个组件被操作。
接合基部20为圆盘状部分。支撑孔22形成在接合基部20的中心部分上。制动器部分26在接合基部20的径向方向上，即输出轴12的径向方向上在接合基部20的圆周上凸出。支撑孔22具有大致矩形的“双D切口”截面轮廓，以便配合到输出轴12的相对旋转防止部分14上。
接合基部20用作大直径部分，所述大直径部分在输出轴12的径向方向上具有较大直径。输出轴12插入到支撑孔22内，从而接合基部20轴向固定到输出轴12上。由此，接合基部20没有相对于输出轴12在轴向方向上移动，而与输出轴12一体地旋转。
在第一实施例中，输出轴12和接合基部20彼此单独形成，并彼此一体地固定，但是也可以通过冷锻等将输出轴12和接合基部20一体地形成，即因此输出轴12具有凸缘状大直径部分一体地形成在其上的构造。
在第一实施例中，如图5-8等中所示，壳体96设置有弓形制动器突起142。所述制动器突起沿制动器部分26的拖曳圆环的延伸线延伸。由此，制动器突起142的一个端部和另一端部中的每一个用作旋转限制部分144、146。即，制动器突起142的旋转限制部分144、146中的每一个设置成与制动器部分26接触。当制动器部分26与旋转限制部分144、146中的任何一个接触时，可以防止接合基部20进一步旋转。
如此，制动器突起142限制接合基部20的旋转范围，从而雨刷200的摆动范围被限制在预定的角度范围内。
离合器圆盘38是圆盘状部分。具有大致矩形横截面轮廓(“双D”横截面轮廓)的轴孔40形成在离合器圆盘38的中心部分上，以便配合相对旋转限制部分14。制动器部分26在接合基部20的径向方向上即，在输出轴12的径向方向上在接合基部20的圆周上凸出。在第一实施例中，离合器圆盘38是通过“粉末冶金加工”形成的烧结金属部分，通过所述“粉末冶金加工”，粉状金属被置入金属压型内，在压力下模制并通过加热烧结。润滑油被注入到离合器圆盘38的烧结金属内。
输出轴12，具体地相对旋转限制部分14被插入离合器圆盘38的轴孔40内。由此，可以防止离合器圆盘38围绕输出轴12的中心轴线旋转，即离合器圆盘38总是与输出轴12一体地旋转，并可以沿输出轴12的轴向方向移动。
离合器圆盘38的周边部分在它的后表面即更靠近输入圆盘28的表面上设置有四个接合凹陷42。这四个接合凹陷42对应于后面要描述的输入圆盘28的四个接合凸起。
在第一实施例中，四个接合凹陷42与离合器圆盘38同轴地对准。此外，接合凹陷42沿离合器圆盘38的圆周方向不规则地布置，即从而在接合凹陷42之间不规则地提供间隔。
接合凹陷42形状形成为具有大致梯形的横剖面轮廓，从而每一个接合凹陷42沿离合器圆盘38的圆周方向的内部宽度，当更靠近凹陷42的开口、即更靠近离合器圆盘38的后表面时，逐渐扩大。由此，每一个接合凹陷42的两个侧壁53以预定角度倾斜到离合器圆盘38的后表面上。
螺旋弹簧44的上端部与接合基部20的下表面(后表面)接触，且螺旋弹簧44的下端部与离合器圆盘38的上表面(前表面)接触。由此，螺旋弹簧44相对于接合基部20在输出轴12的轴向方向上即远离接合基部20地将离合器圆盘38向下偏压到输入圆盘28上。由此，螺旋弹簧44将离合器圆盘38推到输入圆盘28上，从而没有释放输入圆盘28的接合凸起37与离合器圆盘38的接合凹陷42之间的接合，同时作用在输入圆盘28与离合器圆盘38之间的扭矩小于后文将详细描述的预定值。
即使当接合凸起37被拉出接合凹陷42且接合被释放时，螺旋弹簧44的偏压力仍然将接合凸起37推到离合器圆盘38的后表面上，以便在接合凸起37与离合器圆盘38之间产生预定的摩擦力。由此，即使当接合被释放时，输入圆盘28和离合器圆盘38也构造成在某些条件下一起旋转。
在第一实施例中，通过使用螺旋弹簧44保持输入圆盘28与离合器圆盘38之间的接合，然而，本发明不限于此构造。例如，可以使用其他偏压装置，例如波形垫圈、板簧、橡胶部件等。也可以构造成输入圆盘28和离合器圆盘38通过磁力彼此吸引。
在第一实施例中，即使在通常的操作状态(接合状态)，即其中离合器圆盘38保持静止且没有开始朝向接合基部20移动时，螺旋弹簧44已经将离合器圆盘38偏压到输入圆盘28上。本发明不限于此构造。例如，也可以采用另外的构造，其中仅当离合器圆盘38朝向接合基部20移位、且输入圆盘28与离合器圆盘38之间的接合将要被释放时，螺旋弹簧44偏压离合器圆盘38。
输入圆盘28是圆盘状部分。具有大致圆形横截面轮廓的轴孔30形成在输入圆盘28的中心部分。大体上与离合器圆盘38相同，输入圆盘28是通过“粉末冶金加工”形成的烧结金属部分，通过所述“粉末冶金加工”，粉状金属被置入金属压型内，在压力下模制并通过加热烧结。润滑油被注入到输入圆盘28的烧结金属内。
输出轴12被同轴地插入到输入圆盘28的轴孔30内。由此，输入圆盘28被输出轴12可旋转地支撑。此外，输入圆盘28的圆周表面36，其与输入轴12同轴并具有比齿轮部分34更大的直径，被轴承部分52可旋转地支撑，所述轴承部分52如图6等中所示被固定在壳体96上。
输入圆盘28的周边部分在它的前表面即更靠近接合基部20的表面上设置有四个接合凸起37。
四个接合凸起37与输入圆盘28同轴地对准。此外，接合凸起37沿输入圆盘28的圆周方向不规则地布置，即在接合凸起37之间不规则地提供间隔。如上所述，这四个接合凸起37对应于离合器圆盘38的四个接合凹陷42。仅当输入圆盘28和离合器圆盘38在预定的相对角度时，接合凸起37配合在接合凹陷42内。
接合凸起37形状形成为具有大致梯形的横截面轮廓，从而当更靠近接合凸起37的顶端时，每一个接合凸起37沿输入圆盘28的圆周方向的宽度逐渐变窄。由此，每一个接合凸起37的两个侧壁51以预定角度倾斜。
齿轮部分34形成在输入圆盘28的后表面侧的外圆周上。齿轮部分34与扇形齿轮132啮合(或接合)。由此，当驱动力从扇形齿轮132输入时，输入圆盘28围绕输出轴12旋转。此时，如果接合凸起37配合在接合凹陷42内，输入圆盘28的旋转力就传递到离合器圆盘38上，从而输入圆盘28和离合器圆盘28互锁并一起旋转。
在输入圆盘28的后表面上形成了连接壁35，所述连接壁35在轴向方向上临近齿轮部分34的顶端(接合基部侧的端部)。连接壁35和支撑杠杆138将扇形齿轮132的齿轮轮齿136的两侧保持在其间。即，连接壁35和支撑杠杆138在齿轮轮齿136的厚度方向上彼此面对，从而将齿轮轮齿136夹在其间。由此，可以防止齿轮轮齿136在它们的厚度方向上移动。
在第一实施例中，仅当输入圆盘28和离合器圆盘38在如上所述的预定相对角度内时，输入圆盘28的接合凸起37和离合器圆盘38的接合凹陷42彼此接合。即，当输入圆盘28和离合器圆盘38没有处于预定的相对角度时，即使一个接合凸起37与一个接合凹陷42对准，其他三个凸起37也没有与其他三个接合凹陷42对准。由此，在其中接合凸起37在接合凹陷42外面的释放状态下，离合器圆盘38在最少三个接合凸起37处与输入圆盘28接触，即离合器圆盘38在三点支撑状态。
因此，在输出轴12承受大于驱动离合器机构10的接合释放扭矩、且输入圆盘28与离合器圆盘38之间的接合一旦如后文所述地被释放的状态下，通过在接合释放扭矩被移除后再次操作雨刷电机90，输入圆盘28的接合凸起37再次仅配合到离合器圆盘38的它们对应的接合凹陷42上。由此，输入圆盘28和离合器圆盘38返回到它们的原来位置。如此，第一实施例中的雨刷电机90自动恢复离合器机构10的输入侧和输出侧的相对位置，即蜗轮128和雨刷200的相对位置，然后执行其正常操作。
图12A示意性地描绘了接合状态，在所述接合状态中接合凸起37和接合凹陷42在雨刷电机90的正常操作中彼此接合。在下面参照图12A、12B的解释中，为简单起见，没有考虑输入圆盘28与离合器圆盘38之间的摩擦力。
如上所述，在第一实施例中，接合凸起37与接合凹陷42沿输入圆盘28与离合器圆盘38的圆周方向对准。接合凸起37的侧壁51和接合凹陷42的侧壁53相对于输入圆盘28和离合器圆盘38的平面方向倾斜角度θ，即相对于输出轴12的轴向方向(图12A、12B中由箭头Z表示)倾斜角度(90-θ)。
当输入圆盘28在其中接合凸起37与接合凹陷42彼此接合的接合状态下、开始在图12A中向右侧旋转时，输入圆盘28的接合凸起37将旋转传递力Fa施加到离合器圆盘38的接合凹陷42上。离合器圆盘38的接合凹陷承受与旋转传递力Fa方向相反的反作用力Fb。反作用力Fb可以分解成分力Fc(Fc＝Fb·cosθ)和分力Fd，所述分力Fc与侧壁53的表面平行并垂直于离合器圆盘38的径向方向，所述分力Fd垂直于离合器圆盘38的侧壁53的表面。然后，离合器圆盘38承受接合释放力Fe(Fe＝Fc·sinθ＝Fb·cosθ·sinθ)，所述接合释放力Fe是分力Fc的分量且与输出轴12的轴向方向平行。
然而，分力Fe小于由螺旋弹簧44施加到离合器圆盘38上的向下的偏压力。由此，离合器圆盘38没有相对于输入圆盘28在侧壁51(53)的倾斜方向上滑动，且离合器圆盘38与输入圆盘28互锁并与输入圆盘28一起旋转。
本发明的离合器机构10不限于上述其中输入圆盘28的接合凸起37和离合器圆盘38的接合凹陷42的每一个侧壁51、53都倾斜的构造。可选地，通过将输入圆盘的凸起和离合器圆盘的凹陷中的至少一个形成有倾斜的侧壁，可以构造离合器机构10。在此情况下，也可以使从输入圆盘28传递到离合器圆盘38的旋转传递力Fa，在输出轴12的轴向方向上施加分力到离合器圆盘38上。
图12B示意性地描绘了下面的状态，其中输出轴12承受过大的外力(载荷)，且接合凸起37和接合凹陷42将要彼此释放，即离合器机构10将从接合状态转换到释放状态。
在第一实施例中，离合器机构10构造成，当输出轴12承受大于接合释放扭矩的扭矩时接合凸起37与接合凹陷42之间的接合被释放。
如果当离合器机构10在接合状态时输出轴12承受过大的外力，那么旋转力作用到离合器圆盘38上。图12B图示了旋转力在将离合器圆盘38向右旋转的方向上起作用的状态。当离合器圆盘38以此方式承受旋转力时，由于接合凸起37与接合凹陷42之间的接合，旋转驱动力Ff作用到输入圆盘28上。旋转驱动力Ff可以分解成分力Fg(Fg＝Ff·cosθ)和分力Fh，所述分力Fg平行于侧壁53的表面，且垂直于离合器圆盘38的径向方向，所述分力Fh垂直于离合器圆盘38的侧壁53的表面。然后，离合器圆盘38承受接合释放力Fi(Fi＝Fg·sinθ＝Ff·cosθ·sinθ)，所述接合释放力Fi是分力Fg的分量且与输出轴12的轴向方向平行。
如果在上述状态中分力Fi超过对应于螺旋弹簧44的偏压力的预定值，那么如图12B中所示，离合器圆盘38克服螺旋弹簧44的偏压力向上移动。如此，接合凸起37被拉出接合凹陷42，且离合器机构10转换到图14、15等中显示的释放状态。
当离合器机构10在释放状态时，离合器圆盘38和输出轴12相对于输入圆盘28空转。
如图12B中所示，推动离合器圆盘38以使其从输入圆盘28释放的分力Fi，可以根据侧壁51、53的倾斜角θ的大小进行调整。
在第一实施例中，离合器机构10构造成，将离合器机构10从接合状态转换到释放状态的接合释放扭矩落入特定的数值范围内。如果接合释放扭矩太小，离合器机构10在雨刷设备W的正常操作期间就频繁地转换到释放状态。离合器机构10的经常释放可以引起乘客的不适、雨刷设备W的异常操作不能正常地擦拭挡风玻璃、和其他小故障。如果接合释放扭矩太大，离合器机构10即使当其应该转换到释放状态时也维持在接合状态。由此，太大的接合扭矩可以引起雨刷电机90的内部机构例如摆动机构94、电机主体92等破裂。
图13描绘了擦拭载荷扭矩相对于时间的变化，所述变化通过在两个预定条件中的实际测量获得，所述两个预定的条件中，扭矩被施加到安装在两种模式的车辆上的雨刷设备W的输出轴12上。在这两个测量中，在图13中的曲线的时间零处，挡风玻璃清洗器停止将清洗液体喷洒到挡风玻璃3上。曲线中的线A、B对应于车辆的两种模式。在测量中，雨刷设备W的雨刷片202具有大约50cm的相对长的叶片长度。
如图13中所示，擦拭载荷扭矩在挡风玻璃3是湿的的情况下两个测量值都小到1N·M。在挡风玻璃清洗器停止后几分钟的时间范围内，在挡风玻璃3为半干的情况下擦拭扭矩增加到2-3N·M。即，擦拭载荷扭矩在挡风玻璃为半干状态下上升到最大值。由此，作用到输出轴12上的擦拭载荷扭矩，就在车辆在下雨天气条件下进入隧道之后升高到最大值。
在第一实施例中，当擦拭载荷扭矩在接合释放扭矩范围内变化时，上述接合释放扭矩构造成没有将离合器机构10驱动到释放状态。具体地，当输出轴12在雨刷设备W的来回擦拭操作中承受对应于作用在雨刷片202上的最大擦拭载荷的外力时，接合释放扭矩大于最大擦拭载荷扭矩。在第一实施例中，接合释放扭矩设定到大于3N·M的值。此外，第一实施例中的接合释放扭矩构造成除了擦拭载荷扭矩，还考虑到在擦拭操作中由于可能的驾驶风力导致的外力的变化。由此，在第一实施例中，接合释放扭矩的最小值至少设定成大于3.5N·M的值。如此，可以防止离合器机构10在雨刷设备W的正常操作中工作。
而且，接合释放扭矩被设定到小于电机破坏扭矩(电机的耐受扭矩(resistance torque))的值，即小于在电机主体92的旋转轴110被锁定的情况下输出轴12旋转时，破坏组成摆动机构94和电机主体92的元件中的任何一个的值。
在第一实施例中，蜗轮128由树脂制成。由此，蜗轮128的与蜗杆122接合的轮齿最易于被破坏。因此，第一实施例中的接合释放扭矩被设定到小于足以破坏蜗轮128的电机破坏扭矩的值。在第一实施例中，接合释放扭矩被设定到小于大约20N·M的值。即，接合释放扭矩的最大值小于电机破坏扭矩。如此，当输出轴12承受过大的外力时，第一实施例的雨刷电机90可以通过在内部机构破坏之前使离合器机构10可靠地运转，以保护其内部机构。
再进一步地，第一实施例中的接合释放扭矩被设定到大于雨刷电机90的最大输出扭矩的值，即大于雨刷电机90在输出轴12被锁定且电机主体92产生其最大输出的情况下输出的值。在第一实施例中，接合释放扭矩被设定为大于10N·M的值。
如果接合释放扭矩小于雨刷电机90的最大输出扭矩，当雨刷设备W在雨刷200被积聚的雪和/或冻结的冰锁定在挡风玻璃3的表面上时，雨刷电机90内的摆动机构94和电机主体92保持操作并产生它们的操作噪音。由此，小于雨刷电机90的最大输出扭矩的接合释放扭矩也可以引起乘客的不适。雨刷电机90的最大输出扭矩自然地设定到小于上述电机破坏扭矩的值，以便防止雨刷电机90的破坏。
作为如在第一实施例中地将电机破坏扭矩设定到大于雨刷电机90的最大输出扭矩的值的结果，在雨刷被锁定的情况下，离合器机构10维持接合状态且没有转换到释放状态，且仅当输出轴12承受大于电机最大输出扭矩的过大外力时，离合器机构10工作(或动作)以转换到释放状态。如此，可以防止雨刷电机90频繁地释放离合器机构10，从而产生不希望的操作噪音。此外，根据离合器机构10的工作频率的降低，可以降低在设计雨刷电机90中所需的离合器机构10的使用寿命大小。
第一实施例中的雨刷电机90通过设计固定在输出轴12上的接合基部20、螺旋弹簧44、离合器圆盘38和输入圆盘28，可以用于调整离合器机构10的释放扭矩。
即，通过适当调整输入圆盘28的接合凸起37和离合器圆盘38的接合凹陷的倾斜角度θ、接合凸起37和接合凹陷42的数量、由于表面粗糙度导致的摩擦系数、润滑油等、螺旋弹簧44的弹簧系数、以及其他因素，可以容易地改变使得离合器圆盘38在其轴向方向上移位的力。
例如，当接合凸起37和接合凹陷42的侧壁51、53的倾斜角度θ(参照图12A、12B)被设定到45度时，分力Fi最大，且离合器机构10最容易释放。通过如此适当调节倾斜角度θ，接合释放力(接合释放扭矩)可以被设定到想要的值。
下面将描述根据第一实施例的雨刷电机90的操作。
如图6、8、9等中所示，在根据第一实施例的雨刷电机90中，离合器机构10在正常操作中保持在接合状态。即，螺旋弹簧44将离合器圆盘38偏压到输入圆盘28上，从而维持输入圆盘28的接合凸起37与离合器圆盘38的接合凹陷42之间的接合。
根据第一实施例的雨刷电机90被设计成电机主体92(的电枢108)仅在一个旋转方向上旋转。在电机主体92旋转的同时蜗杆122将旋转力传递到蜗轮128。然后，连接到蜗轮128的扇形齿轮132根据蜗轮128的旋转而来回摆动。进而，输入圆盘28根据扇形齿轮132的来回摆动动作来回旋转。
当输入圆盘28来回旋转时，接合凸起37与接合凹陷42之间的接合将旋转驱动力从输入圆盘28传递到离合器圆盘38。离合器圆盘38固定在输出轴12上并与输出轴12一体地旋转，传递到离合器圆盘38的旋转驱动力进一步从离合器圆盘38传递到输出轴12。由此，输出轴12与离合器圆盘38和输入圆盘28一起来回旋转。
结果，固定在输出轴12上的雨刷200，根据输出轴12的来回旋转来回擦拭挡风玻璃3的表面。
当雨刷200将过大的外力(载荷)施加到输出轴12上时，输出轴12在相反的方向上旋转或者被保持锁定。过大的外力将旋转力施加到与输出轴12一体地旋转的离合器圆盘38上，以便相对于输入圆盘28旋转离合器圆盘38。
如果作用在输出轴12上的扭矩超过如上所述的预定接合释放扭矩，如图14、15中所示，离合器圆盘38根据输出轴12的旋转向上移动，从而将接合凸起37拉出接合凹陷42并释放接合状态。通过释放接合，离合器圆盘38和输出轴12相对于输入圆盘28空转。
输出轴12的空转可以防止包括离合器机构10的部分、连接到输入圆盘28的扇形齿轮132、支撑杠杆138、蜗轮128等的摆动机构94的每一个部分破坏。因此，没有必要根据过大的外力(载荷)的作用设定雨刷电机90的每一个部分的强度。每一个部分的设计强度的降低有助于降低雨刷电机90的重量。
因此，第一实施例的雨刷电机90可用于安装在具有车辆(例如具有在驾驶员的座位/座舱之上的驾驶室的卡车和建筑机械)上，所述车辆在聚集在车辆顶上的雪大体上垂直下落并直接撞击在雨刷200上、从而将很大的外力施加在雨刷电机90上的情况下，存在雨刷200将过大的外力(载荷)施加到输出轴12上的很大可能性。
下面描述根据本发明第二实施例的雨刷电机150。在下面的描述中，与上述第一实施例中大体上相同的构件分别用与第一实施例中相同的附图标记/符号表示，且没有重复描述。
图16中示出的雨刷电机150主要包括电机主体92、传动机构152和离合器机构210。
根据上述第一实施例的雨刷电机90具有下面的构造电机主体92(的电枢108)自己在一个旋转方向上连续旋转，且摆动机构94实现了输出轴12的来回旋转。相反，根据第二实施例的雨刷电机150具有下面的构造电机主体92(的电枢108)自己来回旋转预定的旋转角度，从而实现输出轴12的来回旋转。
传动机构152设置有蜗杆122和蜗轮128，然而没有设置有第一实施例中的扇形齿轮132和支撑杠杆138。
在图17中所示的第二实施例中，蜗轮328和输入圆盘228彼此同轴并一体地固定。然后，蜗轮122与蜗轮328接合，蜗轮328与输入圆盘128接合。
第二实施例中的输入圆盘128与第一实施例中的输入圆盘128相同在其上表面设置有四个接合凸起237，所述四个接合凸起237分别具有侧壁251，然而与第一实施例相反在其下表面没有设置有齿轮部分34。在第二实施例中，如同第一实施例中齿轮部分34相对于输入圆盘28的位置，蜗轮328连续地(continuously)定位到输入圆盘228的圆周表面236的下端部。
在本实施例中，输入圆盘228由金属制成以减小磨损和/或变形，且蜗轮328由树脂制成以减小与蜗杆122的齿轮噪音。蜗轮328可以粘合在输入圆盘228上，或可以通过内嵌模制(insert molding)一体地固定在输入圆盘228上。
在雨刷电机150中，当电机主体92(的电枢108)旋转时，蜗杆122将旋转力传递到蜗轮328，以旋转蜗轮328和输入圆盘228。
在雨刷电机150的正常操作状态中，接合凸起237与接合凹陷42接合，因此，当输入圆盘228和蜗轮328旋转时，离合器圆盘38与输入圆盘228、蜗轮328一体旋转。由此，固定在离合器圆盘38和输出轴12上的雨刷200执行来回刮擦操作。
当输出轴12承受过大的外力(载荷)，且输出轴12在相反的方向上旋转、或保持锁定时，离合器机构210以与第一实施例中相同的方式从接合状态转换到释放状态。当离合器机构210在释放状态时，输出轴12相对于蜗轮328和输入圆盘228空转。如此，可以防止离合器机构210的每一个部分以及传动机构152的每一个部分例如连接到蜗轮328上的蜗杆122破裂。此外，没有必要考虑到过大的外力(载荷)的作用而为雨刷电机150的每一个部分提供过大的强度。
在离合器机构210被释放之后，即在输出轴12相对于根据第二实施例的雨刷电机150内的电机主体92空转之后，通过使输出轴12在预定角位置与电机主体侧接合，电机主体92随后的驱动操作可以使输入圆盘228和离合器圆盘38自动恢复到它们的原始相对位置，从而执行正常的刮擦操作。通过如第一实施例中地布置接合基部20与制动器凸起142的接触位置，此自动接合恢复得以实现。
下面将描述根据本发明第三实施例的雨刷电机450。在下面的描述中，与上述第一和/或第二实施例大体上相同的构件分别用与第一/第二实施例中相同的附图标记/符号表示，且没有被重复描述。
图18中示出的雨刷电机450主要包括电机主体92、传动机构494和离合器机构410。
大体上与第二实施例中相同，根据第三实施例的雨刷电机450具有下面的构造电机主体92(的电枢108)自己来回旋转预定的旋转角度，从而实现输出轴12的来回旋转。
传动机构494设置有蜗杆122和蜗轮528和减速齿轮430，所述减速齿轮430进一步减小蜗轮528的旋转速度。
在图18中所示的第三实施例中，减速齿轮430和输入圆盘428同轴地并一体地彼此固定。
第三实施例中的输入圆盘428与第一/第二实施例中的输入圆盘28相同，设置有四个接合凸起437，所述四个结合凸起437在其上表面上分别具有侧壁，但是与第一实施例相反在它的下表面上没有设置有齿轮部分34。在第三实施例中，如同第二实施例中蜗轮328相对于输入圆盘228的位置，减速齿轮430连续地定位到输入圆盘428的圆周表面的下端部分。
在本实施例中，输入圆盘428由金属制成、以减小磨损和/或变形，且蜗轮528和减速齿轮430由树脂制成、以减小齿轮噪音。减速齿轮430可以被粘接在输入圆盘428上，或通过嵌入模制一体地固定在减速齿轮430上。
对本发明的描述本质上仅仅是示范性的，且由此没有偏离本发明的要旨的变化也在本发明的保护范围内。这些变化并不被认为偏离了本发明的精神和保护范围。
权利要求
1.一种用于枢转地来回驱动雨刷(200)的雨刷电机(90、150、145)，包括电机主体(92)，所述电机主体(92)产生旋转力；输出轴(12)，所述输出轴(12)连接到雨刷(200)，以旋转雨刷(200)；传动机构(94、152、494)，所述传动机构(94、152、494)传递来自电机主体(92)的旋转力；和离合器机构(10、210、410)，当输出轴(12)承受不大于接合释放扭矩的扭矩时，所述离合器机构(10、210、410)将旋转力从传动机构(94、152、494)传递到输出轴(12)，且当输出轴(12)承受大于接合释放扭矩的扭矩时，所述离合器机构(10、210、410)使得传动机构(94、152、494)空转以不将旋转力从传动机构(94、152、494)传递到输出轴(12)，其中，所述接合释放扭矩被规定为大于最大擦拭扭矩的值，由雨刷(200)施加到输出轴(12)上的扭矩被估计在雨刷(200)的正常擦拭操作期间达到所述最大擦拭扭矩。
2.根据权利要求1所述的雨刷电机(90、150、450)，其中所述接合释放扭矩被规定为小于电机破坏扭矩的值，在所述电机破坏扭矩处，在电机主体(92)的旋转轴(110)被锁定而不旋转的情况下作用在输出轴(12)上的外力被判断为破坏了传动机构(94、152、494)。
3.根据权利要求1所述的雨刷电机(90、150、450)，其中所述接合释放扭矩被规定为大于在由电机主体(92)产生的旋转力最大化的情况下、电机主体(92)输出的最大输出扭矩的值。
4.根据权利要求1所述的雨刷电机(90、150、450)，其中所述离合器机构(10、210、410)包括输入圆盘(28、228、428)，所述输入圆盘(28、228、428)与输出轴(12)同轴地布置并被由电机主体(92)产生的旋转力旋转地驱动；离合器圆盘(38)，所述离合器圆盘(38)与输出轴(12)同轴地固定在输出轴(12)上以面向输入圆盘(28、228、428)；和偏压部件(44)，所述偏压部件(44)偏压输入圆盘(28、228、428)和离合器圆盘(38)中的至少一个以使得输入圆盘(28、228、428)和离合器圆盘(38)彼此靠近，所述输入圆盘(28、228、428)具有第一接合部分(37)，该第一接合部分(37)在所述输入圆盘(28、228、428)的一个侧表面上、面向离合器圆盘(38)；所述离合器圆盘(38)在它的一个侧表面上具有第二接合部分(42)以便当输入圆盘(28、228、428)和离合器圆盘(38)处于预定的相对角度、且输入圆盘(28、228、428)与离合器圆盘(38)之间的间隙被偏压部件(44)最小化时，第二接合部分(42)与输入圆盘(28、228、428)的第一接合部分(37)接合；所述第一和第二接合部分(37、42)形成为、当在克服偏压部件(44)的偏压力而增加输入圆盘(28、228、428)与离合器圆盘(38)之间的间隙中、作用在输出轴(12)上的扭矩相对于输入圆盘(28、228、428)强制旋转离合器圆盘(38)时、彼此脱离；且所述接合释放扭矩通过调整第一和第二接合部分(37、42)的形状进行规定。
5.根据权利要求4所述的雨刷电机(90、150、450)，其中所述接合释放扭矩通过调整偏压部件(44)的偏压力进行规定。
6.根据权利要求4所述的雨刷电机(90)，其中所述传动机构(94)包括蜗杆(122)，所述蜗杆(122)与电机主体(92)同轴地布置并被电机主体(92)驱动；蜗轮(128)，所述蜗轮(128)与蜗杆(122)啮合并被蜗杆(122)旋转地驱动；和摆动部件(132)，所述摆动部件(132)的一个端部在径向远离蜗轮(128)的旋转中心的位置连接到蜗轮(128)，其另外一个端部连接到输入圆盘(28)以便根据蜗轮(128)在一个旋转方向上的旋转来回旋转输入圆盘(28)。
7.根据权利要求4所述的雨刷电机(150)，其中所述传动机构(152)包括蜗杆(122)，所述蜗杆(122)与电机主体(92)同轴地布置并被电机主体(92)驱动；蜗轮(328)，所述蜗轮(328)与蜗杆(122)啮合并被蜗杆(122)旋转地驱动，其中所述输入圆盘(228)与蜗轮(328)同轴地构成一体。
8.根据权利要求4所述的雨刷电机(450)，其中所述传动机构(494)包括蜗杆(122)，所述蜗杆(122)与电机主体(92)同轴地布置并被电机主体(92)驱动；蜗轮(528)，所述蜗轮(528)与蜗杆(122)啮合并被蜗杆(122)旋转地驱动；和减速齿轮(430)，所述减速齿轮(430)与蜗轮(528)啮合以旋转得比蜗轮(528)慢，其中，所述输入圆盘(428)与减速齿轮(430)同轴地构成一体。
9.一种雨刷设备(W)，包括根据权利要求1-8中任一项所述的雨刷电机(90、150、450)；雨刷臂(201)，所述雨刷臂(201)在它的基部端部连接到雨刷电机(90、150、450)的输出轴(12)；和雨刷片(202)，所述雨刷片(202)连接在雨刷臂(201)的前端部分。
全文摘要
一种雨刷电机(90)，具有输出来回旋转以枢转地摆动雨刷(200)的输出轴(12)。传动机构(94)将传递来自电机主体(92)的旋转力。当输出轴(12)承受大于接合释放扭矩的扭矩时，离合器机构(10)使得传动机构(94)空转，以不将旋转力从传动机构(94)传递到输出轴(12)。所述接合释放扭矩被规定为大于最大擦拭扭矩的值，在雨刷(200)的正常操作期间，由雨刷(200)施加到输出轴(12)上的扭矩被判断是否达到所述最大擦拭扭矩的值。
文档编号H02K7/10GK101070062SQ200710101178
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年5月9日
发明者八木秀幸 申请人:阿斯莫株式会社