專利名稱：帶有蝸輪減速機的小型電動機及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于如驅動汽車的電氣設備中電動車窗等裝置的帶有蝸輪減速機的小型電動機及其制造方法。
背景技術：
歷來，帶有蝸輪減速機的小型電動機軸在其軸向力方向上的位置固定是例如圖8所示的那樣來進行的(參考特公昭60-11536號公報)。圖中，1是電動機主體，6是連接到電動機軸4上的蝸桿，7是與該蝸桿嚙合的蝸輪。如圖所示，在齒輪箱17的電動機軸的前端部位置裝配有調整螺栓43，在用該螺栓43調整軸向力之后，由螺母44將調整螺栓43固定。在利用這種結構對軸向力進行調整的過程中，在尖端經(jīng)過特殊加工的螺栓43與電動機軸4的前端接觸的狀態(tài)下，使電動機旋轉，一面觀察這時的電動機的空載電流，一面使該空載電流盡可能的小，同時在軸向力方向上無松動的位置處緊固螺母44將調整螺栓43固定。利用這種方式將電動機軸在軸向力方向上進行位置固定，對調整螺栓43和螺母44的固定等不僅需要熟練的操作，還存在著花費很多時間的問題。
此外，在上述特公昭60-11536導公報中，還公開了采用電磁感應加熱襯墊進行在軸向力方向上進行定位的技術。在該技術中，在軸的插入孔之外再另外設置方孔，將襯墊從方孔插入軸的前端部。在將軸的前端直接推壓到襯墊上，用電磁感應對軸的前端加熱的同時，將軸壓緊到軟化的襯墊上，進行軸向力方向的定位。
然而，在這種定位方式中，因為需要設置除軸的插入孔之外的方孔，因此存在著因由此造成的間隙可能有水從外部浸入的危險性。另外，由于在電動機運轉過程中，因軸的旋轉產(chǎn)生的摩擦然，或者在電動機運轉過程中繞組與整流子所產(chǎn)生的然會通過電動機軸傳導給襯墊，有可能使襯墊再次熔融的危險。進而，由于僅由襯墊來承受軸的徑向方向的力和軸向力方向的力兩個力，容易因摩擦、損傷等造成不相適合的情況。
另外，如圖9所示，通過外部連通的噴射注入口45向齒輪箱17與電動機軸4之間的空腔內(nèi)噴射注入樹脂46，進行將電動機軸4向軸向力方向上的位置固定(特公昭61-56701號公報)、以及，同樣地，如

圖10所示，通過與外部連通的噴射注入口45將樹脂46噴射注入到齒輪箱17與設置有用于電動機軸4的軸承裝置(徑向軸承5及鋼珠9)的軸承保持架22之間的空腔部，將電動機軸進行軸向力方向的位置固定(特公平7-106044號公報)，都是公知的現(xiàn)有技術。
對于這種樹脂注塑工藝，不僅需要花費使樹脂固化的工時。而且由于收縮等引起的變形及時效變化所造成的與齒輪箱接合力下降等原因，會在噴射注入口部發(fā)生裂縫有可能使水從外部浸入的危險。
此外，根據(jù)所用樹脂的種類必須對噴射的壓力或噴射溫度進行控制，以及在采用使用之前使兩種液體進行混合反應的樹脂的場合，必須對混合的工時數(shù)、混合前后的管理進行控制，同時還必須注意在樹脂噴射注入時對注入量進行控制、調整以及防止氣泡混入等問題。進而，對于所使用的樹脂直接支承電動機軸的結構，由于外加在電動機軸的軸向力方向上的力，有可能因磨耗、損傷等造成不適當?shù)那闆r發(fā)生的危險。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供一種解決上面所述的問題，且易于組裝、沒有從外部浸入水的危險，解決質量上所存在的問題的高可靠性帶有蝸輪減速機的小型電動機及其制造方法。
為達到上述目的，在本發(fā)明的帶有蝸輪減速機的小型電動機及其制造方法中，在容納連接于電動機軸4上的蝸桿6及與該蝸桿6嚙合的蝸輪7的齒輪箱17內(nèi)形成接納電動機軸的前端且不與外部連通的空腔部10。其特征為，在該空腔部10內(nèi)，設有配置電動機軸4的徑向軸承5及推力軸承的軸承保持架22，并于配置了這些軸承的軸承保持架22的對向一側處該軸承保持架22與齒輪箱之間設置通過電磁感應而加熱軟化了的摻入金屬纖維的樹脂制成的襯墊30。
此外，本發(fā)明的帶有蝸輪減速機的小型電動機及其制造方法，其特征為，利用可由電磁感應等加熱的金屬制品代替前述樹脂制品作為襯墊30，進而，于連接到該襯墊30上的齒輪箱的內(nèi)側備有突起33，加熱與加熱的襯墊30接觸的齒輪箱突起33使其軟化并將其壓扁。
在利用電磁感應等方式從齒輪箱外部對用樹脂制造的襯墊加熱使其軟化之后，或者，加熱金屬襯墊，在將與加熱后的金屬襯墊接觸的齒輪箱突起33加熱使其軟化之后，將電動機軸4向軸向力方向加壓，進行電動機軸4的軸向力調整。
從而，齒輪箱空腔部10具有除容納軸承保持架22之外，不通過貫通孔等與外部連通的結構，從而可確保電動機軸在軸向力方向的位置精度，同時可防止電動機軸4向軸向力的方向移動。
此外，本發(fā)明也適用于由帶有蝸輪減速機的小型電動機驅動的致動器及其制造方法。備有將帶有蝸輪減速機的小型電動機收容于其內(nèi)并對其進行支承的致動器箱40，該致動器箱40在與其內(nèi)部支承的小型電動機1的電動機軸的前端部對立的內(nèi)壁上的位置處設有襯墊保持部44。將摻入金屬纖維的樹脂襯墊30以與電動機軸4對立地壓入狀態(tài)插入到該襯墊保持部44的內(nèi)部，利用設置在致動器箱外部的電磁感應線圈31將樹脂襯墊30加熱使之軟化，從而解除壓入狀態(tài)。
附圖的簡要說明圖1是應用本發(fā)明的帶有蝸輪減速機的小型電動機的縱向剖視圖。
圖2是本發(fā)明的軸向力調整前的帶有蝸輪減速機的小型電動機的縱向剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的沒有鋼珠的軸承裝置的一例的放大圖。
圖4(a)是表示襯墊及軸承保持架向空腔部插入的形態(tài)圖，(b)是沿A-A線的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的有鋼珠的軸承裝置的另外一例的放大圖。
圖6是表示本發(fā)明的備有無鋼珠的金屬襯墊的軸承裝置的另外一例的放大圖。
圖7是表示本發(fā)明的有鋼珠的軸承裝置的類似于圖6的另外一例的放大圖。
圖8是現(xiàn)有技術例子的電動機軸軸承裝置的剖視圖。
圖9是現(xiàn)有技術另外一例的電動機軸軸承裝置的剖視圖。
圖10是另外一個現(xiàn)有技術的電動機軸軸承裝置的剖視圖。
圖11是表示將本發(fā)明應用于汽車電氣設備致動器的例子的圖示。
圖12是詳細表示圖11的A部的軸的軸承部的放大圖。
實施發(fā)明的最佳方式圖1和圖2是采用本發(fā)明的帶有蝸輪減速機的小型電動機的簡略縱向剖視圖，圖1表示電動機軸的軸向力調整后的狀態(tài)，圖2表示軸向力調整前的狀態(tài)。
在這些圖中，1表示電動機主體，在該電動機主體1上連接有減速機部2。電動機主體1除電動機軸4前端的齒輪箱一側的軸承部的結構之外均是傳統(tǒng)結構，由以下部分構成安裝在電動機軸4上的轉子3及整流子12，由金屬材料形成的有底的中空圓筒狀、其內(nèi)周面上安裝有磁鐵11的電動機殼體16，用于將該殼體16的開口部封閉的嵌入安裝的端罩20，及設在該端罩20上的電刷13及用于與之進行電連接的輸入端子等。電動機軸4由軸支承在位于其兩端和中間部位的三個徑向軸承5上。
減速機部2由與電動機軸4連接的蝸桿6、與該蝸桿6嚙合的蝸輪7、從蝸輪7的中心抽出的輸出軸(或輸出齒輪)8以及齒輪箱17等構成。輸出軸8連接到例如汽車用的電動車窗裝置上。此外，電動機軸4的前端部如后面將詳細描述的那樣，在軸向力方向上支承于支承保持架22上，與此同時，在徑向方向上也通過徑向軸承5支承在軸承保持架22上。即，該徑向軸承5插入固定在軸承保持架22中。
在軸承保持架22與齒輪箱17之間形成空腔部10?？涨徊?0呈袋狀，僅能從電動機主體一側的一個方向插入軸4、軸承保持架22、襯墊30等。如從表示軸向力調整前狀態(tài)的圖2中所觀察到的那樣，把將要采用電磁感應加熱(或高頻加熱)等加熱軟化的樹脂或加熱的金屬制成的襯墊30預先插入到空腔部10內(nèi)。在將襯墊30及徑向軸承5與軸承保持架22組裝成一體，再把該組裝體安裝在電動機主體1的軸4的前端上之后，通過如圖2所示的那樣把該電動機主體1與減速機部2組裝成一體，從而將該襯墊30插入空腔部10中。這時設定襯墊30的尺寸使得在電動機殼體16的連接端部14與齒輪箱17的連接端部15之間產(chǎn)成間隙18。在這種狀態(tài)下，利用電磁感應等方式對襯墊30瞬時加熱，與此同時，對電動機殼體16的底部沿箭頭19的方向加壓，使電動機殼體16的連接端部14與齒輪箱17的連接端部15相接合，當它們之間的間隙18消失時，將兩個部件用螺栓等固定，組裝完畢。圖1表示這種組裝完畢后的狀態(tài)。
下面參照經(jīng)過放大表示軸4的軸承部的圖3～圖7，進一步對這種軸向力調整進行說明。在圖3～圖7中，31是電磁感應線圈，30是襯墊，10是空腔部，22是軸承保持架。
在圖3中，上面的圖表示軸向力調整前的狀態(tài)，下面的圖表示軸向力調整后的狀態(tài)。軸4由如后面所述的圖5所示的不采用鋼珠的軸承保持架22直接支承在軸向力方向。軸承保持架22的外周以及與相接觸的齒輪箱17的內(nèi)周壁通常為圓形。在空腔部10內(nèi)，于用于將襯墊30支承在軸向方向的齒輪箱底部32內(nèi)側上設置突起33。在本例中，襯墊30由摻入細而短的金屬纖維的樹脂構成。
為將襯墊30加熱軟化調整軸向力，如圖所示，在齒輪箱底部32側配置電磁感應線圈31。在這種狀態(tài)下，當電流流過電磁感應線圈31時，對僅由樹脂構成的軸承保持架22及齒輪箱17不進行加熱，而將摻入金屬纖維的樹脂制的襯墊30加熱軟化。這時，通過從箭頭19的方向加壓，處于加熱軟化狀態(tài)的襯墊30變形填入圍繞突起33的凹部，與此同時，軸4變成能夠向襯墊30一側移動，從而可確定軸4在軸向力方向的位置。
圖4是用于說明將襯墊30向空腔部10內(nèi)的插入的圖(a)及其A-A剖視圖(b)。如上所述，在將襯墊30及徑向軸承5與軸承保持架22組裝成一體，再將它們安裝到軸4的前端上之后，組裝成一體。這時，齒輪箱17的底部32的突起33可如圖所示的那樣構成。即，如圖4(b)所示的那樣，例如，通過對稱地形成四個圓形凹部34，不僅可以構成對向突出的突起33，同時可更加穩(wěn)定地支承襯墊30。
在襯墊30插入空腔部10之后、加熱之前的狀態(tài)中，在襯墊30的周圍依然有必要存在間隙。否則的話，即使襯墊熔融軟化進行加壓，也不能進行軸向力調整。這種軸向力調整所必須的間隙，例如可通過選擇襯墊30或軸承保持架22的形狀來獲得，但最好是通過在齒輪箱17的底部32上設置突起33，它一面向軸向力方向支承襯墊30，同時可形成加熱軟化后的襯墊30中的多余部分能夠填入的凹部。
圖5是與圖3不同的另一個例子，上面的圖表示軸向力調整前的狀態(tài)，下面的圖表示軸向力調整后的狀態(tài)。支承保持架22配備有將軸4向軸向力方向支承的鋼珠9。除了用該鋼珠9將軸4向軸向力方向支承之外，通過參照圖3所示的前述同樣的動作，一邊進行軸4在軸向力方向上定位。
圖6是本發(fā)明的另外一個例子，上面的圖表示軸向力調整前的狀態(tài)，下面的圖表示軸向力調整后的狀態(tài)。襯墊30由金屬取代樹脂制成。和圖3及圖5所示的例子相同，在齒輪箱底部一側配置電磁感應線圈31。當電流通過該電磁感應線圈31時，金屬制的襯墊30被加熱，該金屬襯墊30本身并不熔融軟化，而是與該被加熱的金屬襯墊30接觸的齒輪箱突起33軟化。這時，當從箭頭19的方向加壓時，如圖所示，齒輪箱突起33被壓扁，軸4可向圖示的右方移動，進行軸4在軸向力方向上的定位。此外，在這種情況下，齒輪箱突起33及軸承保持架22均可用樹脂制成，但是其熔融點(軟化溫度)是齒輪箱的突起33比軸承保持架22的低，從而可僅使齒輪箱突起33軟化。作為這種樹脂，齒輪箱突起33可采用例如PBT樹脂(聚丁烯對苯二酸酯，熔融點220℃)，而軸承保持架22則可采用例如PA樹脂(聚酰胺，熔融點260℃)。
圖7是類似于圖6的本發(fā)明的另一個例子，上面是軸向力調整前的圖，下面是調整后的圖。這里，在軸承保持架22上備有沿軸向力方向支承軸4的鋼珠9。除了用鋼珠9將軸4沿軸向力方向支承外，參照圖6作同樣的操作，可以進行軸4在軸向力方向上的定位。
圖11是表示將本發(fā)明用于致動器例如空調機氣流調節(jié)器等汽車電氣設備用的致動器的例子。圖中，40是將帶有蝸輪減速機的小型電動機容納在其內(nèi)部并進行支承的致動器箱。即，將電動機1及蝸輪減速機構支承在該致動器箱40中。在將蝸桿6固定在電動機1的軸上的同時，由形成于致動器箱40的內(nèi)壁上的軸承部在與其對應的位置處支承軸的前端部。進而，在該致動器箱40內(nèi)，設有與蝸桿6卡合旋轉的多個減速齒輪41(圖中只表示出一個)。然后，其最后一個減速齒輪的輸出軸伸出到致動器箱40的外部，固定在桿42的一端上。當電動機1旋轉時，經(jīng)蝸桿6及多個減速齒輪41，按照電機的旋轉方向如圖中箭頭所示的那樣擺動桿42，從而，例如使汽車空調機的出氣口開閉。在這樣動作時，如果電動機軸4在軸向力方向上有松動的話，會產(chǎn)生異常的噪音，但如后面所述，如果采用作為本發(fā)明的特征的軸的軸承部，就可消除軸向力方向的松動。
圖12是圖11中的A部分的虛線圓內(nèi)的放大部，詳細地表示將電動機軸沿軸向力方向支承的軸承部。圖中，30是摻入金屬纖維的圓柱形樹脂襯墊，43是為了支承電動機軸4的前端部，根據(jù)需要插入樹脂襯墊30與電動機軸4之間的圓盤狀軸向力墊圈，44是形成于致動器箱40內(nèi)壁上的支承樹脂襯墊30及軸向力襯墊43的圓筒狀襯墊保持部。
在組裝時，將電動機1置于致動器箱40內(nèi)的預定位置處，接著，將襯墊30及軸向力墊圈43與電動機軸4對立地插入墊圈保持部44內(nèi)。即，將襯墊30及軸向力墊圈43以壓入電動機軸4與襯墊保持部44的底部之間的狀態(tài)插入。然后使電流流過配置在致動器箱40外部的電磁感應線圈31，使摻入金屬纖維的樹脂襯墊30加熱軟化。從而解除襯墊30的壓入狀態(tài)，在沒有軸向力松動的狀態(tài)下支承電動機1。
如前面參照圖3所述的那樣，如果在襯墊30的周圍完全不存在間隙的話，即使將襯墊30加熱軟化、加壓，也不可能進行軸向力調整。和圖3一樣，通過在襯墊保持部44的底部設置突起，可以形成在向軸向力方向支承襯墊30的同時，被加熱軟化的襯墊30內(nèi)多余的部分能夠填入其中的凹部。但是，在圖11所示的例子中，由于軸向力的調整是很微小的，所以作為襯墊30或襯墊保持部44的形狀，只要選擇它們之間只有微小的間隙的形狀就可進行軸向力的調整。
工業(yè)上應用的可能性如上所述，采用本發(fā)明，利用電磁感應等方式從齒輪箱外部加熱樹脂制造的襯墊使之軟化，或者加熱金屬襯墊使與加熱的襯墊接觸的齒輪箱突起加熱軟化，將電動機軸向軸向力方向加壓，對電動機軸4進行軸向力調整，從而可用簡單的結構將電動機軸在軸向力方向進行位置固定，以高精度進行組裝。進而，由于齒輪箱的空腔部具有除接納軸承保持架等之外不通過貫通孔與外部連通的結構，從而不存在從外部向內(nèi)浸水的危險，可消除質量上存在的問題，從而可提供高可靠性的帶有蝸輪減速小型電動機及其制造方法，以及由帶有蝸輪減速機的小型電動機驅動的致動器及其制造方法。
權利要求
1.一種帶有蝸輪減速機的小型電動機，經(jīng)由蝸輪減速機從電動機軸進行輸出，其特征在于，于容納連接到電動機軸上的蝸桿及與該蝸桿嚙合的蝸輪的齒輪箱內(nèi)形成接納電動機軸前端部、與外部不連通的空腔部，在該空腔部內(nèi)設置裝配了電動機軸的徑向軸承和推力軸承的軸承保持架、以及在裝配了這些軸承的軸承保持架的對向一側處該軸承保持架及齒輪箱之間設置通過電磁感應等而加熱軟化了的摻有金屬纖維的樹脂制成的襯墊。
2.一種帶有蝸輪減速機的小型電動機，經(jīng)由蝸輪減速機從電動機軸進行輸出，其特征在于，于容納連接到電動機軸上的蝸桿及與該蝸桿嚙合的蝸輪的齒輪箱內(nèi)形成接納電動機軸前端部、與外部不連通的空腔部，在該空腔部內(nèi)設置裝配了電動機軸的徑向軸承和推力軸承的軸承保持架、以及在裝配了這些軸承的軸承保持架的對向一側處該軸承保持架及齒輪箱之間設置通過電磁感應等而加熱的金屬制襯墊，在與該襯墊接觸的齒輪箱內(nèi)側配備有突起，將與加熱了的襯墊接觸的齒輪箱突起加熱軟化并將其壓扁。
3.一種帶有蝸輪減速機的小型電動機的制造方法，其中帶有蝸輪減速機的小型電動機經(jīng)由蝸輪減速機從電動機軸進行輸出，其特征在于，于容納連接到電動機軸上的蝸桿及與該蝸桿嚙合的蝸輪的齒輪箱內(nèi)形成接納電動機軸的前端部、與外部不連通的空腔部，在該空腔部內(nèi)，設置裝配了電動機軸的徑向軸承和推力軸承的軸承保持架、以及在裝配了這些軸承的軸承保持架的對向一側處該軸承保持架及齒輪箱之間設置摻有金屬纖維的樹脂制成的襯墊，從齒輪箱外部利用電磁感應等加熱前述襯墊使其軟化，之后，通過對電動機軸向軸向力方向加壓，進行電動機軸的軸向力調整。
4.如權利要求3所述的帶有蝸輪減速機的小型電動機的制造方法，通過在與前述襯墊接觸的齒輪箱內(nèi)側設置突起，形成加熱軟化的襯墊能夠進入的間隙。
5.一種帶有蝸輪減速機的小型電動機的制造方法，其中帶有蝸輪減速機的小型電動機經(jīng)由蝸輪減速機從電動機軸進行輸出，其特征在于，于容納連接到電動機軸上的蝸桿及與該蝸桿嚙合的蝸輪的齒輪箱內(nèi)形成接納電動機軸的前端部、與外部不連通的空腔部，在該空腔部內(nèi)設置裝配了電動機軸軸的徑向軸承和推力軸承的軸承保持架、以及在裝配了這些軸承和軸承保持架的對向一側處該軸承保持加及齒輪箱之間設置金屬制成的襯墊，在與該襯墊接觸的齒輪箱的內(nèi)側設有突起，從齒輪箱外部利用電磁感應等加熱前述襯墊，當與加熱的襯墊接觸的齒輪箱突起加熱軟化后，通過對電動機軸向軸向力方向加壓，將齒輪箱突起壓扁，進行電動機軸的軸向力調整。
6.一種致動器，由帶有蝸輪減速機的小型電動機驅動，其特征在于，具有將該帶有蝸輪減速機的小型電動機收容于其內(nèi)部并對其進行支承的致動器箱，在與支承在致動器箱內(nèi)部的小型電動機軸的前端對立的前述致動器箱內(nèi)壁的位置處具有將電動機軸沿軸向力方向支承的軸承部，該軸承部由摻入金屬纖維的加熱熔融的樹脂襯墊及形成于前述致動器箱內(nèi)壁上、支承該樹脂襯墊的襯墊支承部構成。
7.一種致動器制造方法，其中致動器由帶有蝸輪減速機的小型電動機驅動，其特征在于，具有將該帶有蝸輪減速機的小型電動機收容于其內(nèi)部并對其進行支承的致動器箱，該致動器箱在與支承在其內(nèi)部的小型電動機的電動機軸的前端部對立的內(nèi)壁位置處設有襯墊保持部，將摻有金屬纖維的樹脂襯墊以與電動機軸對立壓入狀態(tài)插入到該襯墊保持部的內(nèi)部，利用設置在致動器箱外部的電磁感應線圈將樹脂襯墊加熱使其軟化，解除壓入狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明的帶有蝸輪減速機的小型電動機,在容納與電動機軸連接的蝸桿6及蝸輪7的齒輪箱17上形成收納電動機軸的前端且不與外部連通的空腔部10,于其中設置裝配了軸承裝置的軸承保持架22并在該軸承保持架22與齒輪箱17之間設置摻有金屬纖維的樹脂制成的襯墊或者金屬襯墊30。在利用電磁感應等從齒輪箱外部將樹脂襯墊加熱使其軟化后,或者對金屬襯墊加熱,將與該加熱的金屬襯墊接觸的齒輪箱突起加熱軟化后,對電動機軸向軸向力方向加壓,進行電動機軸4的軸向力調整。從而,可高精度地對電動機軸在軸向力方向進行位置固定。
文檔編號H02K15/14GK1272242SQ99800740
公開日2000年11月1日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權日1998年5月14日
發(fā)明者山本和幸 申請人:馬淵馬達株式會社