用于风挡玻璃擦拭器的齿轮马达单元的制作方法

本发明涉及风挡玻璃擦拭器的领域，更具体地，本发明涉及意于驱动风挡玻璃擦拭器的风挡玻璃擦拭器齿轮马达单元的领域。

背景技术：

齿轮马达单元包括容置在壳体中的马达(通常为电马达)和减速齿轮，该减速齿轮包括齿轮机构，该齿轮机构将马达的旋转轴连接到齿轮马达单元的输出轴，风挡玻璃擦拭器的臂固定到该输出轴。该齿轮机构安装在安装件中的外壳中，马达固定到该安装件上。该安装件由金属和/或塑料制成，其为减速齿轮机构提供保护并允许在组成齿轮马达单元的两个轴之间传递负载，且还可行地能够容置用于将旋转运动转换为往复运动的杆-曲柄机构。该安装件通常经由固持螺钉而经由安装件固定板或封闭板固定到车辆的结构元件。

与齿轮马达单元相关联的一个问题与它们可能产生的振动和噪音有关。实际上，声学在现今机动车辆的舒适性中是重要的因素，这意味着，防止由齿轮马达单元产生的振动和声音被传递到车辆的其他元件且尤其是车辆内部已经变为是必要的。为此，齿轮马达单元需要从车辆的其余部分机械地和声学地解耦(uncouple)，以隔离齿轮马达单元的振动和噪音。克服这一问题的一个已知解决方案是使用定位在齿轮马达单元和车辆结构之间的接口处的阻尼垫。

然而，可发生由阻尼垫提供的振动减少与希望的减少水平相比是不足够的。此外，阻尼垫不能使由齿轮马达单元发出的噪音减小。

技术实现要素：

为至少部分地克服这些缺点，本发明涉及一种齿轮马达单元，其用于机动车辆擦拭器系统，该齿轮马达单元包括容置在壳体中的电马达、连接到电马达的减速齿轮机构、接收减速齿轮机构的安装件、固定板和/或封闭板，所述固定板和/或封闭板意于为一方面固定到安装件、另一方面固定到车辆的结构元件，其中，在下述元件中：

-固定板，

-封闭板，

-安装件和

-壳体，

至少一个由包括至少两个材料层的叠层复合材料制成，且其中，所述层中的至少一个层由粘弹性材料制成，即在一定频率范围内具有高阻尼系数的材料。

在文献FR2951991A1中描述了叠层复合材料的一个示例。

优选地，该叠层复合材料包括至少三个材料层。

使用包括由粘弹性材料制成的层的固定板和/或封闭板和/或安装件和/或壳体使得可以在齿轮马达单元和车辆的其余部分之间实现振动的解耦。

根据本发明的另一个方面，所述叠层复合材料包括第一和第二外层和由粘弹性材料制成的至少一个中间层。

所述外层将粘弹性材料层保持在位并为所述固定板和/或封闭板提供静态和动态刚度。

根据一个附加的方面，所述粘弹性材料在20至80℃的温度范围内于200Hz处具有大于0.1的阻尼系数tanδ，对于齿轮马达单元类型的负载，所述两个外层在相同的测量条件下具有小于0.1的阻尼系数tanδ。

根据另一个方面，所述中间层的厚度和所述外层中最薄的一个层的厚度之间的比率将是0.03至0.6。

根据一个附加的方面，第一和第二外层具有不同的厚度。

使用具有不同厚度的层使得可以在更宽的频率范围内优化对振动的过滤。

根据一个附加的方面，所述外层中的一个层具有的厚度为另一个层的厚度的至少两倍。

根据另一个方面，所述层中的至少一个层为金属的。

使用金属层还使得可以过滤掉电磁波，并改善所述齿轮马达单元和车辆的其余部分之间的电磁兼容性。

根据一个附加的方面，所述层中的至少一层由钢或钢/铝合金制成。

根据一个附加的方面，所述固定板或所述封闭板包括至少一个开口，以允许所述固定板或所述封闭板被固定到机动车辆的结构元件。

所述开口比如属于孔、槽、半圆形等类型。

根据一个附加的方面，所述封闭板固定到所述安装件并封闭所述安装件中的其中放置减速齿轮机构的外壳。所述封闭板还可提供声学密封，比如经由放置在安装件和封闭板之间的密封件。

根据一个附加的方面，齿轮马达单元还包括盖，该盖固定到所述安装件，以封闭所述安装件中的其中放置减速齿轮机构的外壳，且其中，所述固定板被固定到所述安装件或盖，所述盖包括叠层复合材料，所述叠层复合材料的所述层中的至少一个层由粘弹性材料制成。

附图说明

参照附图，本发明更多的特征和优点将从下面以非限制性示例的方式给出的说明中变得显而易见，在附图中：图1描绘了风挡玻璃擦拭器设备的分解视图，其包括与连杆系统系统相关联的第一类型的齿轮马达单元，该连杆系统将齿轮马达单元连接到风挡玻璃擦拭器臂；图2是根据第一类型的齿轮马达单元的第一实施例的示图；图3是穿过根据本发明的一个实施例的叠层复合材料的厚度的横截面示图；图4是根据第一类型的齿轮马达单元的第二实施例的示图；图5是从第二类型的齿轮马达单元的第一侧的示图；图6是从第二类型的齿轮马达单元的第二侧的示图。

在所有附图中，具有相同的功能的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在说明书的其余部分中，术语“开口”，特别地与板相关联的开口，指示通过材料的缺少而获得的机械接口，诸如，比如，在板中制成的孔或在板的边缘形成的槽，特别是半圆形槽。

以下实施例为示例。尽管本说明书涉及一个或多个实施例，这并不必然地意味着每个附图标记与同一个实施例相关、或者特征仅应用于单个实施例。各个不同实施例的单个特征也可组合以获得其他实施例。

图1描绘了风挡玻璃擦拭器系统100的分解视图，该风挡玻璃擦拭器系统100包括齿轮马达单元1、风挡玻璃擦拭器臂30和连杆34，风挡玻璃擦拭器刮片32铰接到该风挡玻璃擦拭器臂30的端部，该连杆34允许齿轮马达单元1的输出轴15的运动被传递到风挡玻璃擦拭器臂30以致使风挡玻璃擦拭器臂30枢转。连杆34比如将位于车辆前部的风挡玻璃上的两个风挡玻璃擦拭器臂30连接到齿轮马达单元1，以便驱动擦拭器刮片32在驾驶员和乘客侧上来回扫动。连杆34通过包括以下元件以做到这一点：支撑管36、驱动曲柄38、两个连接杆40、42以及两个杠杆44、46，两个连接杆40、42中的一个是在驾驶员侧上的“主”连接杆，另一个是在乘客侧上的“从”连接杆，两个杠杆44、46被安装为具有在支撑管36的端部上旋转的能力。

驱动曲柄38的第一端部固定到(比如以“紧”配合的方式)齿轮马达单元1的输出轴15。驱动曲柄38的第二端部铰接到连接杆40、42的第一端部40a、42a，比如经由两个“球头座(ball-cup)”配合件。连杆40、42的两个端部40b、42b铰接到相应的杠杆44、46的第一端部，比如使用“球头座”配合件。杠杆44、46的第二端部固定到驱动臂3的相应的头部30a，比如通过螺旋紧固。

在操作中，齿轮马达单元1的输出轴15的旋转致使驱动曲柄38围绕输出轴15的轴线枢转。驱动曲柄38驱动连接杆40、42的运动，连接杆40、42的运动驱动杠杆44、46围绕其相应的第二端部枢转，以驱动擦拭器刮片32的枢转。

齿轮马达单元1还包括固定板11，该固定板11被构造为保持齿轮马达单元1以及可行地保持支撑管36。固定板11意于被固定到车辆的结构元件。支撑管36还可在其端部配合件36a和36b处被固定到结构元件。可选地，固定板11可被固定到支撑管36，齿轮马达单元1则被固定到固定板11。在该情况下，支撑管36被固定到车辆的结构元件，比如经由其端部配合件36a和36b。

图2是与图1中所示的齿轮马达单元1类似的、根据第一类型的齿轮马达单元1的示图，其包括容置在壳体4中的比如圆柱形形状的电马达3、以及连接到电马达3的减速齿轮机构5。齿轮马达单元1还包括安装件9，该安装件9中形成有接收减速齿轮机构5的外壳。电马达3的安装件9和壳体4机械地固定到彼此，比如使用螺栓或焊接或任何本领域技术人员所知的固定器件。

对于某些类型的齿轮马达单元1，比如在后风挡玻璃擦拭器系统的情况下，安装件9还可接收内置的杆-曲柄系统。

齿轮马达单元1还包括固定板11，改固定板11意于一方面被固定到安装件9，另一方面被固定到车辆的结构元件或者相对于车辆的结构被固定的元件。固定板11比如通过螺栓14(在图2的情况中为3个螺栓)被固定到安装件9。固定板11可具有根据齿轮马达单元的模型和其所固定至的车辆结构元件的形状而变化的形状，在该具体的示例中特别为平坦的矩形形状。固定板11还可包括中心孔13，齿轮马达单元1的输出轴15穿过该中心孔13延伸。

固定板11还包括开口16(该示例中为3个)，以允许固定板11被固定到车辆的结构元件。将固定板11固定到车辆结构元件的器件包括，比如螺栓(该示例中为3个)，所述螺栓插入到固定板11中的开口16中。开口16将比如位于固定板11的边缘处并且可制成孔或槽(比如半圆形状的)的形式。

然而，这些开口16的位置和数量可根据固定板11的形状和固定板11所固定至的车辆结构元件的形状而变化。

将固定板11固定到车辆结构元件的器件还可包括阻尼垫18，其定位在固定板11和车辆结构元件之间的接口处以便过滤振动。

为改善齿轮马达单元1的内部和车辆结构之间的解耦以及减少噪音和振动在减速齿轮机构5和车辆结构之间的传播，电马达3和车辆结构元件之间的至少一个中间元件(即电马达3的壳体4、安装件9和固定板11等元件中的至少一个)包括叠层复合材料39或者由叠层复合材料39制成，该叠层复合材料39包括至少两层，其中所述层中的至少一层由粘弹性材料制成，粘弹性材料即具有高损耗因子的材料。

图3描绘了根据一个实施例的包括三个层的叠层复合材料39的不同的层，两个外层指示为C1和C3，中间层指示为C2。中间层C2由粘弹性材料制成，粘弹性材料即对于在20至80℃的温度范围内并在擦拭器马达类型的振动应力条件下，在200Hz处具有大于0.1的损耗系数tanδ的材料。损耗系数，也被称为阻尼系数，是通过阻尼耗散的能量与被保存的弹性能量的比率的量度。该粘弹性材料比如是弹性体，且中间层的厚度和最薄外层的厚度之间的比率比如是0.03至0.6。

外层C1和C3由动态和静态刚度远高于粘弹性材料的动态和静态刚度的材料制成，即在上文所述的条件下具有小于0.1的阻尼系数的材料，诸如，比如诸如钢或钢/铝合金的金属或者硬塑料。夹置在外层C1和C3之间中间层C2由粘弹性材料制成，外层C1和C3的作用是破坏(break)阻抗或动态刚度，由此使得可以过滤被传递的振动和噪音。两个外层C1和C3可由相同材料或由不同材料制成。

优选地，叠层复合材料39的层中的至少一个层是金属的，以形成电磁波的屏障，并改善电马达3和/或减速齿轮机构5和车辆的其他元件之间的电磁兼容性。

再次优选地，如果叠层复合材料39的若干个层由相同材料制成，则其厚度不同，比如外层C1、C3中的一个层具有的厚度为另一个层的厚度的至少两倍，以在对于齿轮马达单元1和车辆结构之间的解耦的目标频率范围内优化解耦，并因此在给定频率范围内获得组成叠层复合材料39的一个或多个元素的低声学透明度。该解耦的优化使得可以减少噪音通过这些元素的传递。比如，如果两个外层C1和C3由钢制成，他们的厚度将不同，比如C1层的厚度为1mm而C3层的厚度为2mm。

组成叠层复合材料39的不同材料和其厚度可根据对于所期望的高解耦程度的频率而选择，比如齿轮马达单元1的一个或多个共振频率。

齿轮马达单元1的元件中的一个所使用的叠层复合材料39的组分不限于图3中示出的叠层复合材料39，而是延伸至覆盖任何这样的叠层复合材料39：该叠层复合材料39包括至少一个由粘弹性材料制成的层和至少一个刚性层，该刚性层在使用中为齿轮马达单元1提供刚度。叠层复合材料39可包括比如五个层，这五个层中的三个层为中间层，所述中间层包括由粘弹性材料制成的、被由刚性更大的材料形成的第三层分隔的两个层，两个外层同样由刚性更大的材料形成。

特别地，且优选地，如果使用若干个粘弹性材料层，他们将由刚性更大的中间层分隔。

图4是与图1和图2中示出的齿轮马达单元1类型相同的齿轮马达单元的示图，但其中，固定板11是不同的且开口16制成孔的形式。此外，齿轮马达单元1包括盖27(在图1中不可见)，该盖27比如使用固定螺栓29(该示例中为3个)固定到安装件9上，以封闭在安装件9中的容纳减速齿轮机构5的外壳。安装件9和盖29因此形成用于减速齿轮机构5的箱体。在该示例中，盖27还可包括如上所述的叠层复合材料39。其他特征与图1和图2的齿轮马达单元1相同。

由于孔形式的开口16(该示例中有3个)意于接收固定螺栓和可行地接收阻尼垫18，将固定板11固定到车辆结构元件的器件也保持与之前相同。

此外，图4描绘了固定孔31(该情况下为3个)，其允许安装件9被固定到固定板11。这些固定孔31围绕意于接收齿轮马达单元1的输出轴15的中央孔13布置，并意于接收图2中所描绘的固定螺栓14。

图5和图6描绘了根据第二类型的齿轮马达单元1，其包括封闭板110，该封闭板10一方面意于被固定到安装件9以便封闭减速齿轮机构5位于其中的外壳，另一方面意于被固定到车辆的结构元件。因此，封闭板110代替之前介绍的固定板11且可行地替代第一类型的齿轮马达单元1的盖27。

图5描绘了封闭板110的对应于外部面的第一面，即减速齿轮机构5的相对面。封闭板110可根据齿轮马达单元1的模型和根据其所固定至的车辆结构元件而在形状上不同。

在图5中，封闭板包括对应于减速齿轮机构5的位置的第一凹陷部17，以及对应于用于固定电马达3的位置的第二凹陷部21。

电马达3的壳体4和容纳减速齿轮机构的安装件9在图6中更佳地可见，图6示出了封闭板110的对应于内部面的第二面，即安装件9抵靠该面而被固定，封闭板110因此关闭减速齿轮机构5所位于其中的外壳。

封闭板110比如使用螺栓14(该示例中为4个螺栓)固定到安装件9。齿轮马达单元1还包括连接器23，其用于在齿轮马达单元1和车辆电源之间形成电连接(第一类型的齿轮马达单元中也存在连接器但未在图1、2和4中描绘出)。

为了允许齿轮马达单元1被固定到车辆结构元件，封闭板110还包括固定装置，所述固定装置可能地允许阻尼垫的装配。在该具体示例中，该固定装置与先前描述的固定板的固定装置类似，并使用三个开口16实现，所述开口在封闭板110的端部处由槽形成。这些开口16的位置、形状和数量可根据封闭板110的形状和其所固定至的车辆结构元件的形状而变化。另外，由于固定还可以使用螺栓实现，开口16还可制成孔的形式。

此外，为了改善齿轮马达单元1内部和车辆结构之间的解耦以及减少噪音和振动在减速齿轮机构5和车辆结构之间的传播，封闭板110可包括如上所述的叠层复合材料39。

将叠层复合材料39用于电马达3和车辆结构之间的中间元件中的至少一个，尤其是用于形成齿轮马达单元1和车辆结构之间的连接的固定板11或封闭板110，由此使得可以改善齿轮马达单元1和车辆结构之间的振动解耦。使用叠层复合材料39可与使用阻尼垫18相结合。

替代地，如果由复合材料39提供的解耦是足够的且对应于所期望的振动解耦的水平，固定板11或封闭板110(取决于齿轮马达单元1的类型)则可在直接固定到车辆结构元件，而无需使用阻尼垫18。在该情况下，是固定板11或封闭板110单独地提供机械解耦并提供振动减弱。省去阻尼垫18则使得可以简化组装并减少齿轮马达单元1所需的构件数量，因此简化与构件相关联的物流。将叠层复合材料39用于齿轮马达单元1的其他元件，诸如电马达3的壳体4或者安装件9，使得可以不仅进一步改善振动解耦，还使由电马达3或减速齿轮机构5发出的噪音的传递减弱。

由此，将叠层复合材料39(其层中的至少一个层由粘弹性材料制成)用于齿轮马达单元1的构成元件中的至少一个，使得可以产生机械解耦，这允许在齿轮马达单元1和车辆结构之间传递的振动的减弱，由此使得可以改善由阻尼垫18执行的振动过滤，或者甚至可能使得可以免除阻尼垫18。此外，使用这样的材料不会增加齿轮马达单元1的安装的复杂性，因而可以容易地引进到大规模生产运行中。使用叠层复合材料39还使得可以减少齿轮马达单元1的声学透明度，即增强齿轮马达单元1的声学隔离，并且在叠层复合材料的层中的一个层为金属时改善电磁兼容性。