专利名称：电动车窗控制器齿轮箱及控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车用的电动车窗控制器的齿轮箱，和用此种齿轮箱形成的电动车窗控制器。
用于汽车的电动车窗控制器是一种用电力升降汽车车窗的装置，这种装置近年来已广为应用以省去手动操作车窗升降的麻烦。
已知的电动车窗控制器的车窗升降机构包括单臂、平行臂和X形臂的臂型机构，齿轮传动缆索和钢丝绳线材型机构，齿条型机构和带型机构。用于这些机构的驱动装置一般包括电动机、为减低电动机每分钟转数用的蜗轮装置(蜗杆和蜗轮)、通过一个缓冲件连接至蜗轮装置上的输出轴，一个用于容纳、连接和固定这些部件的外壳，和用于该外壳上的盖。通过蜗轮装置从电机传送至输出轴的电力根据所用车窗升降机构的型式通过一个小齿轮、一个扇形齿轮和一个滚轮进一步传送至一个臂、一条金属丝、一个齿条和一条带，从而使车窗升起或降下。
在这种电动车窗控制器的驱动机构中，迄今所用的容纳蜗轮装置和支持输出轴于其支承部位的箱体(外壳)大部分都是金属制品，例如，铝和锌的模铸件。为了减轻箱子的重量，减低其制造成本并防止箱体生锈和腐蚀，用树脂来制造箱体最近也提上日程。在汽车车窗的开闭操作中，特别是在这种车窗的关闭操作中由于这种型式的电动车窗控制器将很大的载荷加在齿轮箱上，特别是在齿轮箱输出轴支承部位周围。因此，单纯用树脂制成的齿轮箱是经不住这种载荷的。在车窗关闭操作的最后阶段，车窗已经明显关上之后，为了完全关闭车窗或是为了容纳电动机的齿轮箱结构上的原因，在关窗的方向上还要向车窗施加一个荷载，这个荷载是通过流向电动机的电流的等级来检测的，当这个电流达到一个预定的等级时，电动机就停止转动。因此，这种朝其关闭方向施加到车窗上的荷载是非常大的。这个荷载传递到输出轴上并作为压缩和弯曲应力作用在围绕其支承部位的齿轮箱部分上。当齿轮箱长期应用时，箱体就会发生蠕变变形从而大大地减低电动车窗控制器的操作性能，或者出现齿轮箱的蠕变破坏从而在某种情况下使电动车窗控制器的功能破坏。虽然可以预料，用树脂制的齿轮箱用于电动车窗控制器可能在某些方面会有优点，但这样的齿轮箱由于内部产生的应力在耐用方面存在着问题。
针对现有技术中用于电动车窗控制器的齿轮箱的这些问题，本发明的首要目的是提供一种优良的树脂齿轮箱，箱体的大部分是由树脂制成以减轻其重量，并在电动车窗控制器操动时，特别是就完成车窗关闭时施加于输出轴上的可能会使齿轮箱变形或者破坏的巨大荷载而论具有很好的耐久性，并且由于使用了这种树脂齿轮箱使得电动车窗控制器的可操作性能得到改进。
为实现这个目的本发明的发明者通过反复认真地研究并发现上述问题可以用下述方法立刻得到解决，即将一块特殊形状的金属板与一种热塑性树脂用夹物模塑法模塑成形。
也就是说，本发明涉及一个用于电动车窗控制器的齿轮箱，箱内装有一个蜗轮装置，用于减低电动车窗控制器内电动机的转速，其特征在于该齿轮箱是由一种热塑性树脂和一块金属板组成，至少金属板的大部分用夹物模塑法镶嵌在热塑性树脂之内，该金属板包括一个沿着轴承向外延伸的突出部分，该突出部分设置在齿轮箱上，用以支撑输出轴;和一个从突出部分的底部到齿轮箱的外周圈沿着齿轮箱的侧边延伸的大致平直部分。本发明还涉及一种使用这种齿轮箱形成的电动车窗控制器。
在本发明中，制造电动车窗控制器的齿轮箱的主要原料是一种热塑性的树脂和一块一定形状的金属板用夹物模塑法镶嵌于其内。这种齿轮箱对于施加在其支承部位可能会导致其变形或破裂的荷载具有很高的强度。这种齿轮箱优于传统的金属齿轮箱的特点在于它的重量较轻，制造成本低，并且没有生锈和腐蚀等问题。应用这种镶嵌金属板树脂的齿轮箱的可操作性能也是非常好的。
下面，结合附图对本发明电动车窗控制器的齿轮箱结构予以描述。
图1例举了一个电动车窗控制器的齿轮箱的例子，其中图1A是取自装有蜗轮部分侧的示意平面图，图1B是图1A中的齿轮箱沿X-X线截取的示意截面图。
图2例举了一块金属板，这块金属板是用夹物模塑法与用于电动车窗控制器的齿轮箱模制在一起的，其中图2A是示意平面图，而图2B是图2A中夹入金属板沿Y-Y线截取的示意截面图。
图3表示图2中的金属板已用夹物模塑法模制在图1所示的齿轮箱内，其中图3A是显示金属板伸展位置的示意平面图，图3B是沿着图3A中的Z-Z线截取的示意截面图。在图3B中夹入的金属板被加上阴影线，而在图3A中该夹入的金属板的突出部分涂黑表示。
图4和图5是准备用夹物模塑法模制的几种其他形式的金属板的示意平面图。
图6-9示意地表示了几个实施例中检测用于电动车窗控制器的齿轮箱的方法。
图1A和1B表示本发明应用的电动车窗控制器的齿轮箱的一个实施例。该电动车窗控制器齿轮箱的形状，当然决不仅限于这一举例的形状。属于本发明概念的任何形状的齿轮箱都在本发明范围之内。
一种电动车窗控制器的结构及其操动机构将根据图1中的齿轮箱予以叙述。在图1所示的齿轮箱中，一个电动机装在部位1处，一个蜗杆装在部位2处，一个蜗轮容纳在部位3处。一根输出轴插在圆柱状部分(支承部分)4内，并与蜗轮连接，该蜗轮安装在部位3处，如果有必要的话，可以通过一个缓冲件连接。一个小齿轮或是一个滚轮，按所用的车窗升降机构的型式(臂型、线材型和齿条型)牢牢地安装在输出轴上，从而连接在其上的一个扇形齿轮和一个臂，一根金属丝或一个齿条被操动以使车窗升起或降落。
当用这种电动车窗控制器操动车窗的升起和降落时，特别是在完成关闭的动作时，如前所述，一个很大的荷载施加在输出轴上，并作用一个力，使输出轴围绕着一个作为支点的支承部分(图1中以标号4表示)倾斜，该支承部分形成输出轴的支撑。因此，对一个仅仅单纯用树脂制成的齿轮箱而言，其支承部分和围绕支承部分的侧面部分将会遭受蠕变变形或蠕变破坏，因而电动车窗控制器的功能也大大地受到损害。
另一方面，根据本发明的电动车窗控制器的齿轮箱包括一种热塑性树脂和一块用夹物模塑法模制在部分树脂之内的一块金属板，这部分树脂形成齿轮箱的侧面，例如，用于本发明内的这种金属板包括一块具有图2所示形状的金属板，该金属板以夹物模塑法镶嵌在齿轮箱的侧面内，如图3所示。图4和图5中表示的金属板也可以应用。镶嵌在齿轮箱体侧边平面内的金属板的主要条件是金属板有一个沿着齿轮箱支承部分伸展的突出部分(如图2中标号8所示)，和一个从这个突出部分的底部沿着其侧面延伸至齿轮箱外周圈的基本平直部分。虽然希望沿着齿轮箱体支承部分伸展的突出部分(图2中以标号8表示)设置成与支承部分基本上同一高度，但是只要突出部分围绕的高度不少于支承部分高度的1/3就足够有效。虽然突出部分的形状最好是圆柱形的，与支承部分的形态一致，但它也可以是圆柱形具有一些轴向的分开部分或者说是一个不连续的圆形截面。基本平直部分占有突出部分底部和齿轮箱体外周圈之间的区域，并沿着其侧面部分在至少两个方向上伸展。这个基本平直部分可以相对于突出部分以基本上对称的方向伸展，使平直部分上沿这些方向伸展的部分都能相互平衡。基本平直部分也可从突出部分向所有方向伸展，也就是说，它可以被设置在齿轮箱体的整个侧面上。这样沿着齿轮箱体侧面伸展的平直部分最好继续延伸至齿轮箱体开孔(图1中以标号6所示)周围部分，这些开孔的作用是将齿轮箱安装在汽车体上。最好再设置一些突出部分(如图2中以标号9所表示)沿着齿轮箱体外圆筒部分的外周面伸展，以增加齿轮箱的强度。对一个围绕其支承部分具有加强肋的齿轮箱，如图1所示，最好在镶入的金属板上相对于这些加强肋的部位上开一些小孔(如图2中以标号10所示)，这些小孔作为树脂的流道。虽然该镶入的金属板要求不要暴露于支承部分的内表面，但金属板的其它部位可以完全埋入在树脂之内，也可以部分地暴露在外面。
根据本发明形成齿轮箱的树脂将在下面叙述。
本发明中用于形成齿轮箱的主要材料由于模塑的原因是一种热塑性树脂，特别是一种具有优良物理性能并称为工程用塑料的热塑性树脂最为合适。例如，这类树脂包括热塑性聚酯树脂、聚亚芳基硫醚树脂、聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯氧化物树脂和聚丙烯酸酯。在这些热塑性树脂中较好的树脂是热塑性聚酯树脂(聚对苯二甲酸乙酯和聚对苯二甲酸丁酯)，聚亚芳基硫醚树脂(聚苯硫)和聚缩醛树脂。
根据使用树脂效果可以将一种添加至一般热塑性树脂中的已知添加剂和/或填充剂加在用于本发明的热塑性树脂之内。例如，这些物质包括避免所用的热塑性树脂在使用中氧化和能增强其对大气影响能力的各种稳定剂、润滑剂、分型剂、增塑剂、核素、抗静电剂、表面活化剂、抗摩剂、防燃剂、辅助防燃剂、颜料、染料，或是纤维状、片状、粒状和粉状的填充剂，例如玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾、玻璃片、云母、玻璃珠和滑石粉。特别是加入一种纤维状的填充剂，尤其是如玻璃纤维或碳纤维对本发明的应用特别适合，因为使用这种填充剂能使齿轮箱的机械强度、刚性和抗热性得到改进。此外，在上述填充剂之外再使用粒状填充剂和/或片状填充剂使制成的齿轮箱也具有尺寸稳定性(抗变形性和抗翘曲性)，因此，具有更好的适用性。
一些其它的有机高分子物质也可以根据添加这些物质的用途附助地掺入上述热塑性树脂之中，但不能太多地降低齿轮箱的刚性和抗热性和原始树脂的可模塑性。
将上述的金属板镶入上述的热塑性树脂内以获得本发明的齿轮箱体，任何已知的夹物模塑法都能使用。
下面将结合实施例对本发明进行较详细地说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1-4及比较例1-2图1所示的齿轮箱是以夹物模塑法成形的，使用了聚对苯二甲酸丁酯树脂(含有20%重量的玻璃纤维和20%重量的玻璃片)和聚苯硫树脂(含有40%重量的玻璃纤维)以及一块如图2、图4和图5所示形状的镶嵌金属板。一个荷载施加于每一个这样得到的齿轮箱的支承部分上，以便检测这种产品的变形和断裂强度。
为了便于比较，如图1所述形状仅用上述树脂模塑而成(没有配置镶嵌的金属板)的齿轮箱也以同样方式检测。检测结果如表1所示。
检测项目和检测方法如下1.输出轴的蠕变变形齿轮箱牢固地放置在一个温度调至100℃的恒温箱中，如图6所示，一根轴插入并穿过为输出轴设置的支承部分。一个向上的60公斤/厘米2的荷载施加于这根轴上，历时200小时。接着，在离开输出轴的支承部分30毫米处测量齿轮箱的变形量。
2.输出轴的弯曲强度齿轮箱牢固地安置，如图7所示，一根轴插入并穿过为输出轴设置的支承部分。一个荷载施加于这根轴上，以便测量齿轮箱的断裂强度。当支承部分的自由端部分出现裂纹时所记录下的荷载大小就作为齿轮箱的断裂强度。
3.输出轴的凹陷强度(Fallingstrength)齿轮箱牢固地安置，如图8所示，一个荷载施加于为输出轴设置的支承部分上，以便测量齿轮箱的断裂强度(断裂主要出现在加强肋周围)。
4.安装凸耳的弯曲强度齿轮箱牢固地安置，如图9所示，一个荷载施加于安装凸耳上，以便测量齿轮箱的断裂强度。
实施例1中的齿轮箱安装在电动车窗控制器内，并多次地测试其工作性能。测试结果表明这种齿轮箱的工作性能极为优良。
表权利要求
1.一种用于电动车窗控制器的齿轮箱，箱内装有一个蜗轮装置，用于减低电动车窗控制器内电动机的转速，其特征在于所述齿轮箱是由一种热塑性树脂和一块金属板组成，至少金属板的大部分是用夹物模塑法模制在所述热塑性树脂之内，所述金属板包括一个沿着支承向外延伸的突出部分，该突出部分设置在齿轮箱的侧面，以支承输出轴；和一个沿着所述齿轮箱的侧面，从所述突出部分的底部延伸至所述齿轮箱的外周圈的基本上呈平直的部分。
2.如权利要求1所述的用于电动车窗控制器的齿轮箱，其特征在于所述的用夹物模塑法模制在内的金属板具有沿着所述齿轮箱圆柱部分的外周表面向外伸展的突出部分。
3.如权利要求1或2所述的用于电动车窗控制器的齿轮箱，其特征在于所述金属板的基本平直部分沿着所述齿轮箱的侧面，从所述中央突出部分的底部延伸至所述齿轮箱的外周圈，所述用夹物模塑法模制在内的金属板继续延伸至所述齿轮箱的至少一部分外周圈上，在该延伸部分上开有为准备将所述齿轮箱安装在电动车窗控制器上所用的小孔。
4.如权利要求1至3中任一项所述的用于电动车窗控制器的齿轮箱，其特征在于所述热塑性树脂是从一组包括热塑性聚酯树脂、聚亚芳基硫醚树脂和聚缩醛树脂的树脂中选出的。
5.一个配备有权利要求1至4中任一项所限定的齿轮箱的电动车窗控制器。
全文摘要
一种用于电动车窗控制器的齿轮箱，箱内装有一个蜗轮装置，用于减低电动车窗控制器内电动机的转速，其特征在于所述齿轮箱是由一种热塑性树脂和一块金属板组成，至少金属板的大部分是用夹物模塑法模制在所述热塑性树脂之内，所述金属板包括一个突出部分和一个基本上平直的部分。
文档编号F16H57/02GK1048007SQ9010446
公开日1990年12月26日 申请日期1990年6月15日 优先权日1989年6月15日
发明者越村武史, 福井喜一郎 申请人:泛塑料株式会社