CN1808855A - 带减速器的小型马达 - Google Patents

Abstract

不需要增加加工工序，不需要增加机构或零部件，并且蜗轮使用虽然强度低但价格低廉的材料，可保证足够的抗逆转性。本发明将马达部与减速器部组装成一体，所述减速器部是与联接在该马达部的马达主轴上的金属制造的蜗杆和与之啮合的蜗轮装在齿轮箱内而构成的，在马达主轴旋转时，其旋转经由金属制造的蜗杆使蜗轮减速旋转，从而对与之相联接的外部输出轴进行驱动。上述金属制造的蜗杆只经过滚压完成精加工，上述蜗轮是使用聚缩醛作为其材质并对其进行成形而成，蜗轮副的螺旋导角在3度～3度30分的范围内。

Description

带减速器的小型马达

技术领域

本发明涉及马达主轴旋转时其旋转通过蜗杆使蜗轮减速旋转，从而对与之相联接的输出轴进行驱动的带减速器小型马达。

背景技术

对于诸如汽车电动窗所使用的带减速器的小型马达来说，特别要求其具有抗逆转性。所谓抗逆转性主要是指从马达一侧能够高效率驱动车窗，另一方面在车窗一侧即使作用有窗的自重以及使窗打开的外力，马达也不会反转、窗户也不会打开的能力。

众所周知，在过去，为了确保带减速器的小型马达的抗逆转性，要设置离合机构或制动部件(参照专利文献1或专利文献2)。例如，在专利文献2中，在蜗杆与之成一体形成的马达主轴的前端安装特殊材质的树脂部件(聚酰亚胺)，在从蜗轮一侧产生旋转的场合，由于传递到马达主轴上的轴向推力的作用而与树脂部件接触的制动盘之间产生摩擦力而受到制动从而防止旋转。但是，设置这些机构或部件将影响减速器单元的小型化、可靠性的提高、以及成本的降低。此外，由于主轴和蜗杆为一体，因而受到无法将蜗杆外径做得较大，齿的规格的选择余地小等限制。

此外，人们已经知道，为了保证抗逆转性，对蜗杆进行表面处理以增加齿面的表面粗糙度，从而提高摩擦系数的技术(参照专利文献3或专利文献4)。但是，这当然需要有进行表面处理的加工工序，因而加工成本高。

另外，作为与蜗杆啮合而受到驱动的蜗轮，为了保证其强度，使用着玻璃纤维填充尼龙等材料。但是，其材料费高，需要较高的成本。而且还存在着因形状精度差而产生噪音，并且因玻璃纤维划伤蜗杆表面而导致蜗杆一侧磨损等问题。

[专利文献1]特开2001-346355号公报

[专利文献2]特开2002-369447号公报

[专利文献3]日本专利第2636958号公报

[专利文献4]特开2003-97671号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，不需要增加蜗杆表面处理等加工工序，不需要增加离合机构或制动部件等机构或零部件，并且蜗轮使用强度虽低但价格低廉的材料，从而确保足够的抗逆转性。

此外，本发明的目的还在于，蜗轮使用强度低的材料不仅为了降低成本，而且还能够因此而降低噪音并且减少蜗杆一侧的磨损。

本发明的带减速器的小型马达是马达部与减速器部组装成一体，所述减速器部是与联接在该马达部的马达主轴上的金属制造的蜗杆和与之啮合的蜗轮装在齿轮箱内而构成的，在马达主轴旋转时，其旋转经由金属制造的蜗杆使蜗轮减速旋转，从而对与之相联接的输出轴进行驱动。其特征是，该金属制造的蜗杆只经过滚压完成精加工，蜗轮是使用聚缩醛作为其材质并对其进行成形而成，而且，蜗轮付的螺旋导角在3度～3度30分的范围内。

根据本发明，由于不使用离合机构和制动部件等而结构简单，因而抗逆转性几乎不会因环境条件的改变而变化，此外，由于不在蜗杆上进行表面处理，因而抗逆转性几乎不会随着时间而降低。此外，由于不使用离合机构和制动部件，因而能够降低零部件成本，由于将蜗轮的材质改为比玻璃纤维填充尼龙更便宜的树脂(聚缩醛)，因而能够降低原材料成本。

附图说明

图1是组装有作为本发明的特征的蜗杆和蜗轮的带减速器的小型马达的立体分解图。

图2是对作为本发明的特征的蜗杆和与之啮合的蜗轮的构成进行说明的附图。

图3是螺旋导角γ为既定的固定值、以摩擦系数μ为横轴、以效率η为纵轴的曲线图。

具体实施方式

本发明的特征在于固定在马达主轴上的蜗杆和与之啮合的蜗轮的构成，而在对此进行说明之前，结合图1概略地对组装有它们的带减速器的小型马达进行总体说明。图1是组装有作为本发明的特征的蜗杆和蜗轮的带减速器的小型马达的立体分解图。

图示的带减速器的小型马达由马达部和减速器部组装成一体而成。马达部可由通常的小型直流马达构成。作为减速器部，联接在马达主轴上的蜗杆和与之啮合的蜗轮等容纳在其齿轮箱内。此外，蜗轮内装有缓冲部件，蜗轮经缓冲部件与输出轴联接。它们以可围绕固定轴旋转地得到支持。图中的***接器壳体盖的插接部向马达提供电源，而且它还是用来取出马达旋转信号的电气连接部。

由于如上构成，因而对马达进行驱动时，马达主轴旋转，该旋转经由蜗杆使蜗轮减速旋转，进而使缓冲部件以及输出轴旋转。这样，随着该输出轴的旋转，经由未图示的驱动机构可使汽车的窗户玻璃开闭。

图2是对作为本发明的特征的蜗杆和与之啮合的蜗轮的构成进行说明的附图。如图所示，金属制造(例如铁制)的蜗杆嵌合固定在马达主轴上。这种固定可以像通常那样在马达主轴上实施滚花加工还可以在蜗杆上备有嵌合孔，通过将蜗杆嵌合在该滚花加工部上进行固定。似这样，使蜗杆与马达主轴单独构成，可使蜗杆的外径与主轴外径不存在依赖关系，即便是小直径主轴的马达也能够与大直径的蜗杆进行组合。

本发明所使用的蜗杆仅通过滚压完成精加工。由于不进行过去所进行的表面处理，因而不仅能够降低加工费用而且能够使质量稳定。特别是以连续滚压制造法滚压蜗杆时，还能够大幅度降低成本。连续滚压制造法本身作为蜗杆的制造方法已经公知，但这里所述的是将事先准备的长的圆铁棒，从两个旋转的滚压模具中间通过，使圆棒在边自转边呈蜗杆状形成的同时被送出的制造方法。将其裁切成既定的长度，进行开孔加工后嵌合在主轴上。

作为与蜗杆啮合的蜗轮的材质，不是过去的玻璃纤维填充尼龙，而是将价格低廉的聚缩醛成形后使用的。似这样，蜗轮的材质不使用玻璃纤维，因而模具的使用寿命提高，而且具有精度高、噪音低、性能稳定、使用寿命长等效果。

此外，本发明的蜗轮体的螺旋导角(扭转角)在3度～3度30分的范围内，以此使抗逆转性得到保证。蜗杆的螺旋导角和蜗轮的扭转角以相同的角度形成。

下面，就如上所述蜗杆仅通过滚压完成精加工、蜗轮材质使用聚缩醛、以及蜗轮体的螺旋导角在3度～3度30分的范围内这三者的组合能够使抗逆转性得到保证的问题进行说明。我们知道，蜗轮体的效率计算公式可以用下面的式子表示。所谓正转效率，是从蜗杆侧向蜗轮侧的传递效率，而反转效率，是从蜗轮侧向蜗杆侧的反方向的传递效率。

正转效率η1：

[公式1]

$\mathrm{\η}1=\frac{\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\γ}}{\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}+\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\γ}}\tan \mathrm{\γ}$

反转效率η2：

[公式2]

$\mathrm{\η}2=\frac{\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}+\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\γ}}{\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}+\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\γ}}\frac{1}{\tan \mathrm{\γ}}$

其中，α：压力角，γ：螺旋导角，μ：摩擦系数。

图3是按照上述公式绘出的螺旋导角γ为既定的固定值、横轴为摩擦系数μ、纵轴为效率η的曲线图。作为一个例子，在该曲线图中压力角α＝20°。即使压力角为14.5°时也呈现出近乎相同的趋势。

由该曲线图可知，正转效率与反转效率之间存在差异。相对于越高越好的正转效率，反转效率在0％以下的负的区域，因而能够保证抗逆转性(自锁)。通过滚压制造蜗杆并采用聚缩醛进行成形，这二者的组合使得摩擦系数μ在0.06附近。由曲线图可知，在螺旋导角(扭转角)为3°00’至3°30’之间，效率η2在0％以下的负的区域。也就是说，通过上述组合，能够确保抗逆转性。而且从曲线图可知，此时的正转效率可达到十分满意的程度。

在蜗轮材质使用强度弱的聚缩醛的场合，通过加大蜗杆外径、增加啮合面积，可确保蜗轮的强度。因此，本发明使用了单独形成的主轴和蜗杆。这样，可增加齿的规格的选择余地，将蜗杆的外径做得较大。通过增加啮合齿数及加大啮合面积可减少磨损和变形，因而使用寿命可得到提高。

通常，要求成品做到价格低和小型化，要想满足这种要求，马达和减速器单元都必须选择小型的。一般来说，小型的马达其转矩也相应地小。因此，必须与减速比大的减速器单元组合以获得必要的转矩。而对于减速器单元来说，减速比大将导致蜗轮外径大因而体积增大。要想在抑制蜗轮外径的情况下增大减速比(例如减速比为83～99)，就必须减小齿的模数。因此，当想尽可能使其价格低和小型化时，通过将价格低的转矩小的小型马达以高速旋转的方式加以使用，使减速器单元的齿的模数为0.8～0.7或更小，便能够达到要求。由此，能够实现带减速器的小型马达整体的小型化。

Claims (4)

1.一种带减速器的小型马达，马达部与减速器部组装成一体，所述减速器部是与联接在该马达部的马达主轴上的金属制造的蜗杆和与之啮合的蜗轮装在齿轮箱内而构成的，在马达主轴旋转时，其旋转经由金属制造的蜗杆使蜗轮减速旋转，从而对与之相联接的输出轴进行驱动，其特征是，

上述金属制造的蜗杆只经过滚压完成精加工，

上述蜗轮是使用聚缩醛作为其材质并对其进行成形而成，

蜗轮付的螺旋导角在3度～3度30分的范围内。

2.如权利要求1所述的带减速器的小型马达，其特征是，上述金属制造的蜗杆是在与马达主轴分体地形成之后嵌合固定成一体的。

3.如权利要求1所述的带减速器的小型马达，其特征是，上述金属制造的蜗杆通过连续滚压制成。

4.如权利要求1所述的带减速器的小型马达，其特征是，齿的模数为0.5～0.7。

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