專利名稱：齒輪箱體的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明的領(lǐng)域是齒輪箱體，更特別是汽車車窗升降驅(qū)動機構(gòu)用的齒輪箱體。
在一已知的汽車車窗升降機構(gòu)中，可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的一蝸桿驅(qū)動軸嚙合設(shè)置在一齒輪箱體里的一齒輪，如一蝸輪。該蝸輪有一輸出軸，其一端沿徑向延伸通過該齒輪箱體以便可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動一車窗升降機構(gòu)。該輸出軸的另一端沿徑向延伸到該齒輪箱體的一后壁內(nèi)。該后壁依靠由輸出軸施加于后壁上的反作用力支撐著該輸出軸。
除了軸向力以外，輸出軸傳遞在蝸輪嚙合和蝸桿驅(qū)動軸界面產(chǎn)生的徑向力和切向力。通過多種裝置和方法可由后壁吸收這些力。一個已知的箱體通過提供一加厚的后壁提供了在箱體后壁中的足夠的結(jié)構(gòu)整體性。但是，一個加厚的塑料或金屬箱體把不必要的重量加到整個機構(gòu)上，這樣比起其他可用的結(jié)構(gòu)則需要較多的加工材料。
另一已知的箱體在其后壁具有一些加強筋，以提供在關(guān)鍵位置的支撐和結(jié)構(gòu)整體性。這一箱體需要較少的材料，因此箱體較輕，從而，比起上述方法，其制造所化的費用較少。但是，這些加強筋要求制造壁厚變化的箱體，壁厚變化會產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而增加了疲勞斷裂的可能性，并要求較松的制造允差，從而提高了材料要求。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一改進(jìn)的齒輪箱體，該箱體用于具有一輸出軸的一蝸桿齒輪驅(qū)動機構(gòu)上。該箱體具有一適于支撐該驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸的整體后壁。該后壁具有用于收置該輸出軸的一端的一圓柱形中心部分。從該中心部分沿徑向延伸出多個相等的環(huán)形部分，以呈拉伸和壓縮狀態(tài)對該中心部分提供支撐。每個環(huán)形部分具有一窄端、一寬端和諸側(cè)面。相鄰環(huán)形部分的窄端在與該中心部分的中心軸線垂直的一平面的上方和下方交替形成該中心部分的一整體部分。每個環(huán)形部分的寬端匯聚在后壁外周處的平面之上。
本發(fā)明的一個總的目的是提供一個塑料齒輪箱體，該箱體具有一后壁，該后壁支撐輸出軸而不要求為滿足結(jié)構(gòu)整體性而使用過多的塑料。本發(fā)明的該箱體后壁形成有一基本上均勻的壁厚，并不要求有較厚的壁部分以足夠支撐輸出軸。
本發(fā)明的另一目的是提供一塑料齒輪箱體，該箱體要求較少的制造材料。其壁厚基本上均勻的本發(fā)明的箱體后壁能被制造成具有較緊密的允差，從而減少制造該制品所需的材料。
本發(fā)明的又一目的是提供一改進(jìn)的齒輪箱體，該箱體比起已有技術(shù)不易疲勞斷裂。本發(fā)明的該箱體后壁用諸壓縮部分支撐著輸出軸，比起在已有技術(shù)里存在的諸拉伸部分這些壓縮部分不易疲勞。
從下面的描述將顯現(xiàn)出本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點。在該描述部分里，參閱了形成本發(fā)明的一部分的諸附圖，在這些附圖里圖示出本發(fā)明的一最佳實施例。
諸附圖的簡要說明

圖1是包含了本發(fā)明的一車窗升降機構(gòu)的立體圖；圖2是沿著圖1中“2-2”線的部分剖視圖；圖3是從圖1的齒輪箱體的前右方看的立體圖，其中箱體的蓋子被卸去；圖4是圖1的齒輪箱體的正視圖，其中箱體的蓋子被卸去圖5是從圖1的齒輪箱體的左后方看的立體圖；圖6是沿著圖2中的“6-6”線的剖視圖；圖7是沿著圖2中的“7-7”線的剖視圖；以及圖8是具有諸支撐筋的一已有技術(shù)齒輪箱體的一從上后方看的立體圖。
最佳實施例的詳細(xì)描述如圖1和2所示，本發(fā)明的一實施例是一直流電動機汽車車窗升降驅(qū)動器10。該電動機驅(qū)動器10具有設(shè)置在一電動機機殼14中的一蝸桿驅(qū)動軸12，該電動機機殼14靠法蘭安裝于一齒輪箱體16上。該驅(qū)動軸12嚙合于壓配合于或通過已有技術(shù)里已知的其他方法安裝在一沿軸向延伸的輸出軸20之上的一蝸輪18。該蝸輪18適于可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動提升和降下一汽車窗(未圖示)的一車窗升降機構(gòu)(未圖示)。
特別看圖2，驅(qū)動軸12有設(shè)置在電動機機殼14里的第一端22。該驅(qū)動軸第一端22容納了一轉(zhuǎn)子的、其上置有一轉(zhuǎn)子(電樞)繞組的一疊片鐵芯。與該第一端22相對的一驅(qū)動軸遠(yuǎn)端28延伸到齒輪箱體16里并適于傳動蝸輪18。驅(qū)動軸12利用在已有技術(shù)里已知的一些方法可轉(zhuǎn)動地安裝在電動機機殼14中。與本發(fā)明結(jié)合使用的一電動機殼14和驅(qū)動軸12被揭示在Schmidt的美國專利5,517,070中并被引用在本文里供參考。
該齒輪箱體16具有一凸緣安裝部分30和一空腔32。最好是，該齒輪箱體16是具有一種玻璃纖維填料的聚丁烯對苯二酸酯(polybutyleneterep(h)thalate)材料，如可從馬薩諸塞州皮茨菲爾德的GE塑料公司購得的Valox 420，或可從德國Ticona有限公司購得的Celanex 7246。也可使用顯現(xiàn)出類似特性的其他材料而不離開本發(fā)明的范圍。該箱體16最好是用注模法或已有技術(shù)里的其他方法形成。
法蘭安裝部30通過被整體形成為該齒輪箱體16的一部分的諸螺釘凸起部34所收置的諸螺釘或諸如此類件凸緣安裝在電動機機殼14上。該驅(qū)動軸遠(yuǎn)端28通過該法蘭安裝部30上的一開孔36延伸到齒輪箱體空腔32里。該開孔36適于收置沿徑向支撐驅(qū)動軸12的一軸套38。如圖6所示，形成為法蘭安裝部30的一部分的一通氣通道40收置了一過濾器42并使空氣從電動機機殼14放出。
如圖2-4所示，該齒輪箱體16的杯形空腔32整體形成為法蘭安裝部30的一部分，并由沿著該空腔外周的一側(cè)壁44和支撐蝸桿齒輪輸出軸20的一后壁48限定。該空腔大致是圓形的，并適于收置可轉(zhuǎn)動安裝的蝸輪18，該蝸輪18沿切向嚙合于驅(qū)動軸12。整體形成為空腔側(cè)壁44的一部分的諸支架50可防止驅(qū)動軸12在該齒輪箱體16內(nèi)產(chǎn)生過多的軸向和徑向位移。整體形成為該齒輪箱體側(cè)壁44的一部分的諸通孔凸出部62提供有諸連接點，用于將被組裝好的汽車車窗升降驅(qū)動器10連接于車窗升降機構(gòu)(未圖示)。
現(xiàn)在參閱圖7，該蝸輪18壓配合在一軸向延伸的輸出軸20上并轉(zhuǎn)動驅(qū)動該車窗升降機構(gòu)(未圖示)。輸出軸20的一端52被后壁48支撐，而其相對的一端延伸通過在殼蓋58上的一開孔57，以嚙合于該車窗升降機構(gòu)(未圖示)。
該殼蓋58利用已有技術(shù)里沿著的一些方法，如壓配合或超聲波焊接，安裝在該殼側(cè)壁44上。最好是，形成在殼側(cè)壁44上的一槽60適于收置該蓋58并提供一密封，該密封保護車窗升降驅(qū)動器10里的諸零件使之不會在不利的情況下工作。
本發(fā)明的新穎性在于齒輪箱體后壁48。如圖3-5和7所示，該后壁48具有用于收置輸出軸端52的一大致為圓柱形的中心部分64和作為該中心部分64的整體的一部分的一支撐部分66。
該中心部分64具有一圓筒形側(cè)壁68、一敞開的頂部70、一封閉的底部72和一中心軸線74。該輸出軸端52被收置在該敞開的頂部70里并沿軸向由封閉的底部72和沿徑向由中心部分側(cè)壁68支撐。盡管在該最佳實施例里該中心部分底部72是封閉的，也可使用一敞開的底部而不會離開本發(fā)明的范圍。在一敞開的底部結(jié)構(gòu)中，該輸出軸在軸向能支撐在一軸套上或利用已有技術(shù)里已知的其他方法支撐。
具有均勻壁厚的該后壁支撐部分66是由結(jié)構(gòu)上支撐中心部分64的六個環(huán)形部分76形成。盡管六個環(huán)形部分是最佳的，也可使用任意數(shù)量的環(huán)形部分而不會離開本發(fā)明的范圍。
每個環(huán)形部分76具有一窄端78、一寬端80和諸側(cè)面82。特別看圖7，相鄰部分76的窄端78在與中心部分中心軸線74相垂直的一公共平面80的上方和下方交替形成該中心部分64的一整體部分。諸環(huán)形部分76沿徑向離開中心部分64而朝該箱體側(cè)壁44延伸，并匯聚在該公共平面80，以在諸環(huán)形部分76與該公共平面80的相交處形成后壁外周。
諸相鄰部分76的側(cè)面82由諸垂直側(cè)壁84接合以提供對后壁84的附加的盡管支撐。盡管圖示和描述的是諸垂直的側(cè)壁，也可使用傾斜的側(cè)壁以與比圖示的窄些或?qū)捫┑闹T環(huán)形部分相接合而不會離開本發(fā)明的范圍。
側(cè)壁48的均勻的壁厚有利的是比起已有技術(shù)的加強筋結(jié)構(gòu)它所要求的制造材料較少些。另外，在制造期間保持較緊密的制造允差而沒有加強諸筋所引起的壁厚變化。
如圖4和7所示，整體形成為后壁48的一部分并與中心部分中心軸線74共中心的一環(huán)形隆起部86為轉(zhuǎn)動的蝸輪18提供了一止推支撐表面。該隆起部86是用來在一段時間后能被磨損掉的一磨損表面而不是磨損后壁48，如此延長了該齒輪箱體16的使用壽命。
比較圖8所示的具有一筋結(jié)構(gòu)的一齒輪箱與上述本發(fā)明的一實施例的一有限元分析顯示出本發(fā)明的該實施例里的最大主應(yīng)力小于該筋結(jié)構(gòu)的最大主應(yīng)力的42％。在計算時使用了Valox 420的材料特性和后壁支撐部分的標(biāo)稱壁厚2毫米。
由轉(zhuǎn)動的輸出軸施加在后壁上的諸力造成已有技術(shù)后壁殼體在壓縮與拉伸之間交替變化，以便支撐該軸端。交替的諸環(huán)形部分確保輸出軸始終由一壓縮部分支撐，這樣可將如已有技術(shù)的筋設(shè)計所需的呈拉伸狀態(tài)支撐該軸所需要的后壁壁厚減小。
盡管對至今所考慮到的本發(fā)明的該最佳實施例作了圖示和描述，對于那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯的是可作出許多變化和修改而不離開由所附的諸權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種與具有一輸出軸的一齒輪結(jié)合使用的齒輪箱體，所述箱體包括一杯形空腔，該空腔具有一大致為圓形的后壁和一中心軸線；一圓柱形凹部，該凹部延伸通過與所述中心軸線垂直的一平面；以及多個環(huán)形部分，這些環(huán)形部分包圍所述圓柱形凹部，每個所述環(huán)形部分具有一窄端和一寬端，其中，交替的諸環(huán)形部分的所述窄端在所述平面之上形成所述圓柱形凹部的一整體部分，與諸具有窄端的所述交替的環(huán)形部分相鄰的諸環(huán)形部分在所述平面之下形成所述凹部的一整體部分，諸所述環(huán)形部分的所述寬端匯聚在所述平面上。
2．如權(quán)利要求1所述的齒輪箱體，其特征在于，相鄰的諸環(huán)形部分靠諸側(cè)壁接合起來。
3．如權(quán)利要求2所述的齒輪箱體，其特征在于，諸所述側(cè)壁基本上平行于所述輸出軸中心軸線。
4．如權(quán)利要求1所述的齒輪箱體，其特征在于，所述箱體由聚丁烯對苯二酸酯制成。
5．如權(quán)利要求1所述的齒輪箱體，其特征在于，所述箱體由注模法形成。
6．如權(quán)利要求1所述的齒輪箱體，其特征在于，所述后壁有一環(huán)形隆起部。
7．如權(quán)利要求1所述的齒輪箱體，其特征在于，是后壁有一厚度不大于2毫米的標(biāo)稱壁厚。
8．如權(quán)利要求14所述的齒輪箱體，其特征在于，所述齒輪是一蝸輪。
9．如權(quán)利要求14所述的齒輪箱體，其特征在于，所述齒輪由一蝸桿驅(qū)動軸可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動。
10．一種形成為一齒輪箱體的一部分的齒輪箱體后壁，所述后壁包括一中心部分，該中心部分具有一中心軸線，該中心軸線與垂直于所述中心軸線的一平面相交；以及多個環(huán)形部分，這些環(huán)形部分包圍所述中心部分，每個所述環(huán)形部分具有一窄端、一寬端和諸側(cè)面，其中，交替的諸環(huán)形部分的所述窄端在所述平面之上形成所述中心部分的一整體部分，與諸具有窄端的所述交替的環(huán)形部分相鄰的諸環(huán)形部分在所述平面之下形成所述中心部分的一整體部分，諸所述環(huán)形部分的所述寬端匯聚在所述平面上。
11．如權(quán)利要求14所述的齒輪箱體組合件，其特征在于，所述輸出軸可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動一車窗升降機構(gòu)。
12．如權(quán)利要求10所述的齒輪箱體后壁，其特征在于，諸相鄰的環(huán)形部分的諸所述側(cè)面由諸側(cè)壁接合。
13．如權(quán)利要求12所述的齒輪箱體后壁，其特征在于，諸所述側(cè)壁基本上平行于所述中心軸線。
14．一種適于結(jié)合一車窗升降機構(gòu)使用的齒輪箱體組合件，所述箱體組合件包括一杯形空腔，該空腔具有一大致為圓形的后壁和一中心軸線；一圓柱形凹部，該凹部延伸通過與所述中心軸線垂直的一平面；以及多個環(huán)形部分，這些環(huán)形部分包圍所述圓柱形凹部，每個所述環(huán)形部分具有一窄端和一寬端，其中，交替的諸環(huán)形部分的所述窄端在所述平面之上形成所述圓柱形凹部的一整體部分，與諸具有窄端的所述交替的環(huán)形部分相鄰的諸環(huán)形部分在所述平面之下形成所述凹部的一整體部分，諸所述環(huán)形部分的所述寬端匯聚在所述平面上，以及一齒輪，該齒輪具有一輸出軸，該輸出軸與所述中心軸線同中心線并設(shè)置在所述空腔里，其中，所述輸出軸的一端延伸到所述圓柱形凹部里。
全文摘要
在具有一輸出軸(20)的一蝸輪驅(qū)動機構(gòu)里使用的一齒輪箱體具有適于支撐該軸的一整體的后壁。該后壁(48)具有一圓柱形中心部分(64),用于收置該輸出軸的一端(52)。多個相等的環(huán)形部分(76)從該中心部分沿徑向延伸以壓縮狀態(tài)為中心部分提供支撐。每個環(huán)形部分具有一窄端(78)、一寬端和諸側(cè)面(82)。諸相鄰的環(huán)形部分的窄端在與該中心部分的一中心軸線垂直的一平面之上方和下方交替形成該中心部分的一整體部分。
文檔編號F16H1/16GK1309750SQ99808616
公開日2001年8月22日 申請日期1999年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月11日
發(fā)明者D·M·埃文斯 申請人:精密產(chǎn)品體系有限責(zé)任公司