專利名稱：具有減速齒輪的小型電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及具有減速齒輪的小型電動機，更具體地涉及能用于打開及關閉汽車窗戶的具有減速齒輪的小型電動機。
傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機表示在圖6及7中。圖6是傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機的縱向截面圖，及圖7是基本沿圖6中X-X線的該電動機切除一部分的橫截面圖。具有減速齒輪的小型電動機具有電動機部分20及與電動機部分20組裝成整體的減速齒輪部分20。電動機部分20包括轉子22、磁鐵23、整流子24、電刷25、兩個軸承26、電動機殼19、端罩27、從電動機側延伸到外部的電動機軸6等。在齒輪箱7中減速齒輪部分21包括與電動機軸6相連接的蝸桿3、及與其嚙合的蝸輪4等。如圖7中所示，在蝸輪4中放有緩沖墊件12，而輸出板13及輸出軸1通過緩沖墊件12與蝸輪4相連接。在此狀態(tài)下，蝸輪4被齒輪箱7的輸出軸軸承轂2的外圓周對中并支承。
在這類具有減速齒輪的小型電動機中，電動機部分20通過安裝螺栓30裝在齒輪箱7上。需要總共三個軸承26來支承電動機20的旋轉部分；兩個軸承位于電動機側及一個軸承位于齒輪箱7側。尤其是，位于中間的軸承放置在電動機部分的端罩27中，該端罩被保持在電動機部分20及減速齒輪部分21之間。
由于該結構，當電動機部分20的電動機被起動時電動機軸6轉動。電動機軸6的轉動引起了與連接在電動機軸6上的蝸桿3相嚙合的蝸輪4以降低的速度轉動。蝸桿3的轉動然后引起輸出軸1轉動，而輸出軸1的轉動能打開及關閉汽車窗戶，例如經過外部傳動裝置(未示出)來實現。
上述現有技術具有某些問題。首先，該傳統(tǒng)的結構由于部件的不良尺寸精度(變形)及組裝誤差不可避地包括某些間隙(偏差量)，及蝸桿和蝸輪之間的失配。這將導致蝸輪及蝸桿之間的不良嚙合，接著又將引起減小蝸桿及蝸輪模數的困難，增大轉矩傳遞損耗、增大齒輪磨損、降低耐久性及增大齒輪噪音。
其次，該結構涉及保持軸承26的電動機部分端罩27的強度不夠，及當要求細長的電動機軸6時難以阻止電動機軸6部分地變形。電動機軸6受到高負載的變形將使蝸桿3及蝸輪4之間嚙合變差，將導致由樹脂做成的蝸輪4的損壞。此外，傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機在將電動機部分20與減速齒輪21相組裝時具有保持精度的限度。為了克服該問題，已經推薦了一種由齒輪箱支持設在電動機軸中心處的齒輪的方法[日本已公開未審查實用新型申請No.平-4(1992)-5549]。由于該實用新型涉及將電動機軸插入作為軸承使用的球形金屬件及在整個單元組裝起來以前將蝸輪壓配合在電動機軸上，故該電動機本身不能用作小型電動機，也不能作為獨立單元存放。
再其次，傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機沒有這樣的結構，即正交地與蝸桿3嚙合的蝸輪4被驅動繞設在齒輪箱7中的軸承部分轉動。由于該結構，蝸桿軸與蝸輪軸之間的距離由于以下情況趨于不穩(wěn)定，而該距離對于理想的齒輪嚙合是嚴格的(1)齒輪箱尺寸精度易變；(2)蝸輪尺寸精度易變；(3)蝸輪及齒輪箱軸承部分之間的間隙波動。
這種由齒輪箱軸承單獨支持對蝸輪施加反作用力的傳統(tǒng)結構，當加上負載時趨于引起蝸輪的偏離，導致理想齒輪嚙合的破壞。
本發(fā)明旨在解決現有技術中固有的問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種具有減速齒輪的小型電動機，它能通過改善蝸桿及蝸輪的嚙合精度減小蝸桿及蝸輪的模數、及由此減小整個組裝體尺寸、改善耐久性及減小齒輪噪音。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有減速齒輪的小型電動機，它能通過減小電動機軸的變形來改善蝸桿及蝸輪的嚙合精度及采用細長電動機軸。
本發(fā)明的又一目的是提供設有這樣結構的一種具有減速齒輪的小型電動機對于蝸桿及蝸輪之間的嚙合要求嚴格的軸間距離可高精度地被保持。
根據本發(fā)明第一特征的具有減速齒輪的小型電動機包括具有延伸的電動機軸6的電動機部分20及與電動機部分整體組裝的減速齒輪部分21；減速齒輪部分21具有與延伸的電動機軸6相連接的蝸桿3、與蝸桿3相嚙合的蝸輪4、及輸出軸1，后者與外部驅動裝置相連接并設置在蝸輪4中心，以致與蝸輪一起轉動，其中蝸輪4被緩沖墊12的彈性力支持，蓋11及齒輪箱輸出軸軸承轂2的中心及由此輸出軸1的中心朝蝸桿3的方向偏置，使輸出軸1及蝸桿3的距離稍小于蝸桿3的軸與蝸輪4的軸之間的常規(guī)距離，或是說向

圖1及2中的向上方向偏置。
由于該結構，本發(fā)明可改善蝸桿3及蝸輪4之間的嚙合(將間隙減至零)，減少了轉矩傳遞損耗，改善了耐久性及減小齒輪噪音。本發(fā)明通過在將電動機部分及蝸桿組裝在齒輪箱上以后使蝸桿3及蝸輪4之間自動保持正確定位，來提供一種低成本、高精度的具有減速齒輪的小型電動機，而無需另件的嚴格尺寸精度。
根據本發(fā)明第二特征的具有減速齒輪的小型電動機具有總共三個軸承26，兩個位于電動機側及一個位于減速齒輪側。本發(fā)明以這樣的方式改善了三個軸承中的中間軸承的結構安裝在電動機部分20的端罩27內的中間軸承26被同軸地裝配在減速齒輪部分21的齒輪箱7的圓柱形部分9中，并設置了電動機軸導5以防止電動機軸的變形。
當電動機殼19的法蘭盤及減速齒輪部分的齒輪箱7由安裝螺栓30整體地組裝時，安裝軸承26的電動機部分端罩27的一部分被固定地裝配到齒輪箱的圓柱部分9中。電動機軸導5設置在蝸桿3及端罩27中的軸承26之間的電動機軸6上。電動機軸導5具有向下張開及在軸向上一定長度的開口，用于從上方保持電動機軸。通過在這樣的位置上安裝電動機軸導5，該位置即為齒輪箱中電動機軸端的軸承26與蝸桿3之間的距離β差不多等于電動機軸導5和蝸桿3之間的距離α，可使蝸輪4正及反轉期間電動機軸的變形實質上減少到相同的程度。
具有上述結構的本發(fā)明能保證齒輪穩(wěn)定及可靠的嚙合，而不管負載大小如何，因為電動機軸被支承，不會由齒輪的嚙合產生的徑向推力引起任何偏移，并且能保持其優(yōu)點，即電動機部分能作為獨立單元使用及存放。本發(fā)明也能允許使用細長電動機軸。本發(fā)明具有防止樹脂蝸輪損壞的有利效果并能以高精度方便地組裝電動機。
根據本發(fā)明第三特征的具有減速齒輪的小型電動機設有在齒輪箱7的內表面上圍繞輸出軸旋轉中心的連續(xù)或非連續(xù)的凸肋17、及在面對齒輪箱7的蝸輪4表面上的環(huán)形凸肋16。當蝸輪4被蝸桿3驅動旋轉，并且蝸桿受到來自蝸輪4的反作用力時，引起凸肋16及17設置在與蝸桿3及蝸輪4相互嚙合位置最靠近的位置處。
本發(fā)明使得蝸桿軸及蝸輪之間的尺寸精度易于控制，因為基于凸肋的位置使精度能被控制，故比現有技術具有更小的絕對尺寸。此外，因為設在蝸輪4及輸出軸1之間的緩沖墊件12迫使蝸輪4進入構成減速齒輪部分21外座的齒輪箱7中，蝸輪4就易于定位在輸出軸的軸向上。
另外，因為如上所述的，可保持蝸桿和蝸輪之間的良好嚙合，因此本發(fā)明具有能獲得在基至使用小齒輪模數時也從未獲得的高輸出效果。本發(fā)明使減小電動機尺寸成為可能，因為蝸桿及蝸輪的模數能被減小。
圖1是實施本發(fā)明的具有減速齒輪的小型電動機的縱向截面圖；圖2沿圖1中線I-I切割的實施本發(fā)明的具有減速齒輪的小型電動機的橫截面圖；圖3單獨表示根據本發(fā)明的輸出板、蝸輪及緩沖墊件；圖4是圍繞圖1中心的軸承、電動機軸導及其周圍的細節(jié)圖，及基本沿A-A線的一個橫截面圖；圖5是有助于解釋根據本發(fā)明的小型電動機齒輪嚙合的示圖；圖6是傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機的縱向截面圖；圖7是沿圖6中X-X線切割的傳統(tǒng)類型的具有減速齒輪的小型電動機的橫截面圖；圖8是有助于解釋傳統(tǒng)類型小型電動機齒輪嚙合的示圖。
圖1及2表示實施本發(fā)明的具有減速齒輪的小型電動機。圖1是具有減速齒輪的小型電動機的縱向截面圖，及圖2是基本沿圖1中I-I線剖取的該電動機的橫截面圖。具有減速齒輪的小型電動機通過整體組裝電動機部分20和減速齒輪部分21來制造。電動機部分20本身與圖6所示的傳統(tǒng)類型中使用的相同，所不同的在于一個端罩中軸承的結構，它被表示在圖4中。減速齒輪部分21包括與電動機軸6相連接的蝸桿3及在齒輪箱7中與蝸桿嚙合的蝸輪4。如圖2所示，緩沖墊件12被放置在蝸輪4中，后者通過緩沖墊件12與一輸出板13及一輸出軸1相連接。
圖3表示從圖2左側看到的輸出板13、蝸輪4及緩沖墊件12。
由于該結構，當電動機部分20的電動機起動時電動機軸6便旋轉。電動機軸6的轉動通過蝸桿3使蝸輪4以降低的速度旋轉。然后，蝸桿3的轉動引起輸出軸1的轉動，輸出軸1的轉動例如通過傳動裝置(未示出)使汽車窗戶打開或關閉。
以上的描述與參照圖6及7的現有技術方式無實質性區(qū)別。本發(fā)明的第一特征是輸出軸1向蝸桿3的方向偏置，使輸出軸及蝸桿3的軸之間的距離略小于蝸桿3的軸與蝸輪4的軸之間的距離。換言之，通過以將蝸輪4壓向蝸桿3的方式偏置輸出軸1并利用了緩沖墊件12彈性力的支承可改善蝸輪4與蝸桿3之間的嚙合。
在根據本發(fā)明的具有減速齒輪的小型電動機中，與連接在電動機軸6上的蝸桿3相嚙合的蝸輪4被放置在齒輪箱7中，及如上所述，緩沖墊件12被放置在蝸輪4中。緩沖墊12上彈性體如人造橡膠作成。由于該結構，電動機軸6的轉動通過蝸桿3及蝸輪4被傳送到通過緩沖墊件12連接的輸出板13及輸出軸1。換言之，蝸輪4通過緩沖墊件12的彈性力被連接的輸出軸1及與其整體組裝的輸出板13。本發(fā)明的第一特征是蓋11及齒輪箱輸出軸軸承轂2的中心及由此輸出軸1的中心向蝸桿3的方向偏置，或向圖1及2中的朝上方向偏置，使得輸出軸1及蝸桿3的軸之間的距離略小于蝸桿3的軸與蝸輪4的軸之間的常規(guī)距離。例如，與蝸桿3的軸及蝸輪4的軸之間的距離29.5mm相比較，該偏置距離接近0.1mm。
在本發(fā)明中，蝸輪4通過緩沖墊件12這樣地被支承，即，將蝸輪4壓向蝸桿3；本發(fā)明可消除蝸桿3及蝸輪4之間的齒面間隙(偏差量)，導致減小轉矩傳遞損耗、改善耐久性及減小齒輪噪音。此外，本發(fā)明能以低成本提供具有減速齒輪的高精度小型電動機，因為蝸桿3及蝸輪4能自動地對齊，而無需每個部件的嚴格尺寸精度，及因為蝸輪4可在電動機部分與蝸桿已裝到齒輪箱上后再裝配。
參照圖1及4，將描述本發(fā)明的第二特征。圖4是圖1中心周圍的軸承、電動機軸導及其附近的細節(jié)圖。在該圖有方是沿A-A線剖取的橫截面圖，它表示電動機軸導的橫截面。圖1中所示的具有減速齒輪的小型電動機總共具有三個軸承；兩個位于電動機側，及一個位于減速齒輪側。本發(fā)明通過使設在電動機部分20的端罩內的軸承26同軸地裝配在減速齒輪部分的齒輪箱7的圓柱形部分9中，改善了三個軸承中的中間軸承的結構，并設置了電動機軸導，防止電動機軸的變形。
如圖1中所示，電動機殼19的法蘭盤部分和齒輪箱7的側表面用安裝螺栓30組裝成整體。在此時，端罩27中的軸承26被安裝在其中的部分32被固定地裝配到齒輪箱7的圓柱形部分9中。這減小了電動機軸的變形，改善了蝸桿3及蝸輪4之間的嚙合，防止由樹脂作成的蝸輪的損壞，并能易于精確的組裝。如圖4詳細表示的，在蝸桿3及端罩27中的軸承26之間的電動機軸6上設置了電動機軸導5。電動機軸導具有向下張開及在軸向上一定長度的開口，用于從上方保持電動機軸。由于該結構，在高負載及應力下由蝸桿3及蝸輪4產生的反作用力引起的電動機軸6的變形被減小，并改善了蝸桿3及蝸輪4之間的嚙。另外，通過在使齒輪箱中電動機軸端的軸承26與蝸桿3之間的距離A的位置上安裝電動機軸導5，可使蝸輪4正及反轉期間電機軸的變形實質上減少到相同的程度。
電動機軸導5可以是燒結浸油軸承，或是樹脂材料，如聚醛樹脂作成。在無負載或小負載時，電動機軸導不與軸作滑動接觸，而在高負載及應力下起阻止由蝸桿3及蝸輪4引起的反作用力形成的電動機軸的變形。
現在，將參照圖5來描述本發(fā)明的第三特征。圖5是類似于圖2的示圖，用于解釋本發(fā)明的第三特征。
如圖5所示，在齒輪箱7內表面上圍繞輸出軸1的旋轉中心設置了連續(xù)或非連續(xù)的凸肋17，在面向凸肋17的蝸輪的表面的設置了環(huán)形凸肋16。當蝸輪4被蝸桿3驅動旋轉并受到反作用時，凸肋16也被常動旋轉并與凸肋17作滑動接觸。凸肋16及17兩者被布置在盡可能靠近蝸桿3和蝸輪4相嚙合的位置處。
通過該結構，需要精確度的尺寸為蝸桿軸中心及齒輪箱7中凸肋之間的距離X及蝸輪齒面和凸肋之間的距離Y，故精確度的控制相對地容易。簡言之，在無凸肋的傳統(tǒng)結構中對于從輸出軸中心到蝸桿軸中心的尺寸X′及從輸出軸中心到蝸輪齒面的尺寸Y′必需以高精度制造及組裝，如圖8中所示；而本發(fā)明的精確度控制容易，因為能基于凸肋的位置對比現有技術中尺寸小的絕對尺寸控制其精確度。
如上所述，蝸輪4能容易地被定位在輸出軸的軸向上，因為在蝸輪4及輸出軸1之間設置的緩沖墊件能迫使蝸輪4進入構成減速齒輪部分21機座的齒輪箱7。
如上所述，在本發(fā)明中蝸桿及蝸輪之間的嚙合得以改善，這使得能夠獲得甚至在使用小模數齒輪時迄今也未能達到的高輸出。其參數的典型例子如下蝸桿及蝸輪具數的模數為0.5～0.7，齒數減速比為65～90，壓力角為11°～20°，接觸系數為2.5～3.5及導角為4°～6°。
權利要求
1.一種具有減速齒輪的小型電動機，包括具有延伸的電動機軸的電動機部分及與所述電動機部分整體組裝的減速齒輪部分；所述減速齒輪部分包括與所述延伸的電動機軸相連接的蝸桿，與所述蝸桿相嚙合的蝸輪及輸出軸，后者這樣地設在所述蝸輪的中心，以致與所述蝸輪一起旋轉并用于連接到外部驅動裝置，其特征在于在所述蝸輪中設置了一個緩沖墊件，該蝸輪通過所述緩沖墊件連接到所述輸出軸；及所述輸出軸以這樣的方式旋轉地支承在所述齒輪箱中，即它向著所述蝸桿方向偏置，使得所述輸出軸及所述蝸桿軸之間距離略小于所述蝸桿軸及所述蝸輪軸之間的常規(guī)距離。
2.根據權利要求1的具有減速齒輪的小型電動機，其中所述蝸桿及所述蝸輪具有的模數的0.5～0.7，齒輪減速比為65～90，壓力角為11°～20°，接觸系數為2.5～3.5，及導角為4°～6°。
3.根據權利要求1或2的具有減速齒輪的小型電動機，其中一個軸承被安裝在設于所述電動機部分的端罩內，在所述端罩中的所述軸承及所述蝸桿之間的所述電動機軸上設有常開口的電動機軸導，在所述減速齒輪部分中設置了常有整體形成圓柱部分的齒輪箱，該圓柱部分用于放置所述電動機軸導及所述電動機軸的一部分，及當所述減速齒輪部分的齒輪箱側表面通過安裝螺栓與電動機殼的法蘭盤部分組裝成整體時，將安裝所述軸承的所述電動機部分的端罩部分固定地安裝到設在所述減速齒輪部分的齒輪箱中的所述圓柱部分內。
4.根據權利要求1至3中任一項的具有減速齒輪的小型電動機，其中在圍繞所述輸出軸的旋轉中心的所述減速齒輪箱的內表面上設有連續(xù)的或不連續(xù)的凸肋，及在面對著所述連續(xù)或非連續(xù)凸肋的所述蝸輪的表面上設有環(huán)狀的凸肋，及由所述蝸桿及蝸輪相互嚙合在徑向上產生的反作用力由設在所述減速齒輪部分的齒輪箱中的所述凸肋承受。
5.根據權利要求4的具有減速齒輪的小型電動機，其中所述蝸輪被所述緩沖墊件壓入構成所述減速齒輪外座的所述減速齒輪部分的齒輪箱中并在所述輸出軸的軸向上定位。
6.一種具有減速齒輪的小型電動機，包括具有延伸的電動機軸的電動機部分及與所述電動機部分整體組裝的減速齒輪部分；所述減速齒輪部分包括與所述延伸的電動機軸相連接的蝸桿，與所述蝸桿相嚙合的蝸輪及輸出軸，后者這樣地設在所述蝸輪的中心，以致與所述蝸輪一起旋轉并用于接到外部驅動裝置，其特征在于一個軸承被安裝在設于所述電動機部分的端罩內，在所述端罩中的所述軸承及所述蝸桿之間的所述電動機軸上設有常開口的電動機軸導，在所述減速齒輪部分中設置了帶有整體形成圓柱部分的齒輪箱，該圓柱部分用于放置所述電動機軸導及所述電機軸的一部分，及當所述減速齒輪部分的齒輪箱側表面通過安裝螺栓與電動機殼的法蘭盤部分組裝成整體時，將安裝所述軸承的所述電動機部分的端罩部分固定地安裝到設在所述減速齒輪部分的齒辦箱中的所述圓柱部分內。
7.根據權利要求6的具有減速齒輪的小型電動機，其中所述蝸桿及所述蝸輪具有模數為0.5～0.7，齒輪減速比為65～90，壓力角為11°～20°，接觸系數為2.5～3.5，及導角為4°～6°。
8.根據權利要求6及7的具有減速齒輪的小型電動機，其中在圍繞所述輸出軸的旋轉中心的所述減速齒輪箱的內表面上設有連續(xù)的或不連續(xù)的凸肋，及在面對著所述連續(xù)或非連續(xù)凸肋的所述蝸輪的表面上設有環(huán)形的凸肋，及由所述蝸桿及蝸輪相互嚙合在徑向上產生的反作用力由設在所述減速齒輪部分的齒輪箱中的所述凸肋承受。
9.根據權利要求6的具有減速齒輪的小型電動機，其中在所述齒輪箱中的所述電動機軸的一端上的軸承及所述蝸桿之間的距離實際上與所述電動機軸導及所述蝸桿之間的距離相同。
10.一種具有減速齒輪的小型電動機，包括具有延伸的電動機軸的電動機部分及與所述電動機部分整體組裝的減速齒輪部分；所述減速齒輪部分包括與所述延伸的電動軸相連接的蝸桿，與所述蝸桿相嚙合的蝸輪及輸出軸，后者這樣地設在所述蝸輪的中心，以致與所述蝸輪一起旋轉并用于連接到外部驅動裝置，其特征在于在圍繞所述輸出軸的旋轉中心的所述減速齒輪箱的內表面上設有連續(xù)的或不連續(xù)的凸肋，及在面對著所述連續(xù)或非連續(xù)凸肋的所述蝸輪的表面上設有環(huán)狀凸肋，及由所述蝸桿及蝸輪相互嚙合在徑向上產生的反作用力由設在所述減速齒輪部分的齒輪箱中的所述凸肋承受。
11.根據權利要求10的具有減速齒輪的小型電動機，其中在所述蝸輪及所述輸出軸之間設有一個緩沖墊件；所述蝸輪被所述緩沖墊件壓到構成所述減整齒輪部分機座的所述減速齒輪箱中，并定位在所述輸出軸的軸向上。
12.根據權利要求10或11的具有減速齒輪的小型電動機，其中所述蝸桿及所述蝸輪具有模數為0.5～0.7，齒輪減速比為65～90，壓力角為11°～20°，接觸系數為2.5～3.5，及導角為4°～6°。
全文摘要
所公開者是具有減速齒輪的小型電動機,其中減速齒輪部分21與電動機部分20級裝成整體,輸出軸1向蝸桿3方向偏置,使偏置距離略小于蝸桿3的軸及蝸輪4的軸之間的常規(guī)距離,并利用了放置在減速齒輪部分的蝸輪4中的緩沖墊件12的彈性力,在電動機部分20的一端罩27中安裝軸承26的部分當用安裝螺栓30使減速齒輪部分的齒輪箱7的側表面與電動機殼19的法蘭盤部分整體組裝時被固定地安到設在減速齒輪部分的輪箱7中的圓柱形部分9中,設置了一個電動機軸導5,用于減小電動機軸6的變形,及通過設在減速齒輪部分的齒輪箱7中的凸肋來承受由蝸桿3及蝸輪4的嚙合在徑向產生的反作用力。通過該結構,本發(fā)明改善了蝸桿3及蝸輪4之間嚙合,使減小模數及由此減小整個組裝體的尺寸成為可能,并作為改善齒輪嚙合的結果,改善了耐久性及減小了齒輪噪音。
文檔編號F16H55/14GK1199269SQ9810978
公開日1998年11月18日 申請日期1998年4月2日 優(yōu)先權日1997年4月2日
發(fā)明者中橋宏明, 板谷英樹, 藤井卓也, 山本和幸, 鞍田純也 申請人:馬淵馬達株式會社