專利名稱：帶減速器的小型馬達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及馬達主軸旋轉(zhuǎn)時其旋轉(zhuǎn)通過蝸桿使蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，從而對與之相聯(lián)接的輸出軸進行驅(qū)動的帶減速器小型馬達。
背景技術(shù)：
對于諸如汽車電動窗所使用的帶減速器的小型馬達來說，特別要求其具有抗逆轉(zhuǎn)性。所謂抗逆轉(zhuǎn)性主要是指從馬達一側(cè)能夠高效率驅(qū)動車窗，另一方面在車窗一側(cè)即使作用有窗的自重以及使窗打開的外力，馬達也不會反轉(zhuǎn)、窗戶也不會打開的能力。
眾所周知，在過去，為了確保帶減速器的小型馬達的抗逆轉(zhuǎn)性，要設(shè)置離合機構(gòu)或制動部件(參照專利文獻1或?qū)＠墨I2)。例如，在專利文獻2中，在蝸桿與之成一體形成的馬達主軸的前端安裝特殊材質(zhì)的樹脂部件(聚酰亞胺)，在從蝸輪一側(cè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的場合，由于傳遞到馬達主軸上的軸向推力的作用而與樹脂部件接觸的制動盤之間產(chǎn)生摩擦力而受到制動從而防止旋轉(zhuǎn)。但是，設(shè)置這些機構(gòu)或部件將影響減速器單元的小型化、可靠性的提高、以及成本的降低。此外，由于主軸和蝸桿為一體，因而受到無法將蝸桿外徑做得較大，齒的規(guī)格的選擇余地小等限制。
此外，人們已經(jīng)知道，為了保證抗逆轉(zhuǎn)性，對蝸桿進行表面處理以增加齒面的表面粗糙度，從而提高摩擦系數(shù)的技術(shù)(參照專利文獻3或?qū)＠墨I4)。但是，這當然需要有進行表面處理的加工工序，因而加工成本高。
另外，作為與蝸桿嚙合而受到驅(qū)動的蝸輪，為了保證其強度，使用著玻璃纖維填充尼龍等材料。但是，其材料費高，需要較高的成本。而且還存在著因形狀精度差而產(chǎn)生噪音，并且因玻璃纖維劃傷蝸桿表面而導致蝸桿一側(cè)磨損等問題。
特開2001-346355號公報[專利文獻2]特開2002-369447號公報[專利文獻3]日本專利第2636958號公報[專利文獻4]特開2003-97671號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，不需要增加蝸桿表面處理等加工工序，不需要增加離合機構(gòu)或制動部件等機構(gòu)或零部件，并且蝸輪使用強度雖低但價格低廉的材料，從而確保足夠的抗逆轉(zhuǎn)性。
此外，本發(fā)明的目的還在于，蝸輪使用強度低的材料不僅為了降低成本，而且還能夠因此而降低噪音并且減少蝸桿一側(cè)的磨損。
本發(fā)明的帶減速器的小型馬達是馬達部與減速器部組裝成一體，所述減速器部是與聯(lián)接在該馬達部的馬達主軸上的金屬制造的蝸桿和與之嚙合的蝸輪裝在齒輪箱內(nèi)而構(gòu)成的，在馬達主軸旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)經(jīng)由金屬制造的蝸桿使蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，從而對與之相聯(lián)接的輸出軸進行驅(qū)動。其特征是，該金屬制造的蝸桿只經(jīng)過滾壓完成精加工，蝸輪是使用聚縮醛作為其材質(zhì)并對其進行成形而成，而且，蝸輪付的螺旋導角在3度～3度30分的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，由于不使用離合機構(gòu)和制動部件等而結(jié)構(gòu)簡單，因而抗逆轉(zhuǎn)性幾乎不會因環(huán)境條件的改變而變化，此外，由于不在蝸桿上進行表面處理，因而抗逆轉(zhuǎn)性幾乎不會隨著時間而降低。此外，由于不使用離合機構(gòu)和制動部件，因而能夠降低零部件成本，由于將蝸輪的材質(zhì)改為比玻璃纖維填充尼龍更便宜的樹脂(聚縮醛)，因而能夠降低原材料成本。


圖1是組裝有作為本發(fā)明的特征的蝸桿和蝸輪的帶減速器的小型馬達的立體分解圖。
圖2是對作為本發(fā)明的特征的蝸桿和與之嚙合的蝸輪的構(gòu)成進行說明的附圖。
圖3是螺旋導角γ為既定的固定值、以摩擦系數(shù)μ為橫軸、以效率η為縱軸的曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的特征在于固定在馬達主軸上的蝸桿和與之嚙合的蝸輪的構(gòu)成，而在對此進行說明之前，結(jié)合圖1概略地對組裝有它們的帶減速器的小型馬達進行總體說明。圖1是組裝有作為本發(fā)明的特征的蝸桿和蝸輪的帶減速器的小型馬達的立體分解圖。
圖示的帶減速器的小型馬達由馬達部和減速器部組裝成一體而成。馬達部可由通常的小型直流馬達構(gòu)成。作為減速器部，聯(lián)接在馬達主軸上的蝸桿和與之嚙合的蝸輪等容納在其齒輪箱內(nèi)。此外，蝸輪內(nèi)裝有緩沖部件，蝸輪經(jīng)緩沖部件與輸出軸聯(lián)接。它們以可圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)地得到支持。圖中的被插接器殼體蓋的插接部向馬達提供電源，而且它還是用來取出馬達旋轉(zhuǎn)信號的電氣連接部。
由于如上構(gòu)成，因而對馬達進行驅(qū)動時，馬達主軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由蝸桿使蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，進而使緩沖部件以及輸出軸旋轉(zhuǎn)。這樣，隨著該輸出軸的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由未圖示的驅(qū)動機構(gòu)可使汽車的窗戶玻璃開閉。
圖2是對作為本發(fā)明的特征的蝸桿和與之嚙合的蝸輪的構(gòu)成進行說明的附圖。如圖所示，金屬制造(例如鐵制)的蝸桿嵌合固定在馬達主軸上。這種固定可以像通常那樣在馬達主軸上實施滾花加工還可以在蝸桿上備有嵌合孔，通過將蝸桿嵌合在該滾花加工部上進行固定。似這樣，使蝸桿與馬達主軸單獨構(gòu)成，可使蝸桿的外徑與主軸外徑不存在依賴關(guān)系，即便是小直徑主軸的馬達也能夠與大直徑的蝸桿進行組合。
本發(fā)明所使用的蝸桿僅通過滾壓完成精加工。由于不進行過去所進行的表面處理，因而不僅能夠降低加工費用而且能夠使質(zhì)量穩(wěn)定。特別是以連續(xù)滾壓制造法滾壓蝸桿時，還能夠大幅度降低成本。連續(xù)滾壓制造法本身作為蝸桿的制造方法已經(jīng)公知，但這里所述的是將事先準備的長的圓鐵棒，從兩個旋轉(zhuǎn)的滾壓模具中間通過，使圓棒在邊自轉(zhuǎn)邊呈蝸桿狀形成的同時被送出的制造方法。將其裁切成既定的長度，進行開孔加工后嵌合在主軸上。
作為與蝸桿嚙合的蝸輪的材質(zhì)，不是過去的玻璃纖維填充尼龍，而是將價格低廉的聚縮醛成形后使用的。似這樣，蝸輪的材質(zhì)不使用玻璃纖維，因而模具的使用壽命提高，而且具有精度高、噪音低、性能穩(wěn)定、使用壽命長等效果。
此外，本發(fā)明的蝸輪體的螺旋導角(扭轉(zhuǎn)角)在3度～3度30分的范圍內(nèi)，以此使抗逆轉(zhuǎn)性得到保證。蝸桿的螺旋導角和蝸輪的扭轉(zhuǎn)角以相同的角度形成。
下面，就如上所述蝸桿僅通過滾壓完成精加工、蝸輪材質(zhì)使用聚縮醛、以及蝸輪體的螺旋導角在3度～3度30分的范圍內(nèi)這三者的組合能夠使抗逆轉(zhuǎn)性得到保證的問題進行說明。我們知道，蝸輪體的效率計算公式可以用下面的式子表示。所謂正轉(zhuǎn)效率，是從蝸桿側(cè)向蝸輪側(cè)的傳遞效率，而反轉(zhuǎn)效率，是從蝸輪側(cè)向蝸桿側(cè)的反方向的傳遞效率。
正轉(zhuǎn)效率η1[公式1]η1=cosαcosγ-μsinγcosαsinγ+μcosγtanγ]]>反轉(zhuǎn)效率η2[公式2]η2=cosαsinγ+μcosγcosαcosγ+μsinγ1tanγ]]>其中，α壓力角，γ螺旋導角，μ摩擦系數(shù)。
圖3是按照上述公式繪出的螺旋導角γ為既定的固定值、橫軸為摩擦系數(shù)μ、縱軸為效率η的曲線圖。作為一個例子，在該曲線圖中壓力角α＝20°。即使壓力角為14.5°時也呈現(xiàn)出近乎相同的趨勢。
由該曲線圖可知，正轉(zhuǎn)效率與反轉(zhuǎn)效率之間存在差異。相對于越高越好的正轉(zhuǎn)效率，反轉(zhuǎn)效率在0％以下的負的區(qū)域，因而能夠保證抗逆轉(zhuǎn)性(自鎖)。通過滾壓制造蝸桿并采用聚縮醛進行成形，這二者的組合使得摩擦系數(shù)μ在0.06附近。由曲線圖可知，在螺旋導角(扭轉(zhuǎn)角)為3°00’至3°30’之間，效率η2在0％以下的負的區(qū)域。也就是說，通過上述組合，能夠確?？鼓孓D(zhuǎn)性。而且從曲線圖可知，此時的正轉(zhuǎn)效率可達到十分滿意的程度。
在蝸輪材質(zhì)使用強度弱的聚縮醛的場合，通過加大蝸桿外徑、增加嚙合面積，可確保蝸輪的強度。因此，本發(fā)明使用了單獨形成的主軸和蝸桿。這樣，可增加齒的規(guī)格的選擇余地，將蝸桿的外徑做得較大。通過增加嚙合齒數(shù)及加大嚙合面積可減少磨損和變形，因而使用壽命可得到提高。
通常，要求成品做到價格低和小型化，要想滿足這種要求，馬達和減速器單元都必須選擇小型的。一般來說，小型的馬達其轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)地小。因此，必須與減速比大的減速器單元組合以獲得必要的轉(zhuǎn)矩。而對于減速器單元來說，減速比大將導致蝸輪外徑大因而體積增大。要想在抑制蝸輪外徑的情況下增大減速比(例如減速比為83～99)，就必須減小齒的模數(shù)。因此，當想盡可能使其價格低和小型化時，通過將價格低的轉(zhuǎn)矩小的小型馬達以高速旋轉(zhuǎn)的方式加以使用，使減速器單元的齒的模數(shù)為0.8～0.7或更小，便能夠達到要求。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)帶減速器的小型馬達整體的小型化。
權(quán)利要求
1.一種帶減速器的小型馬達，馬達部與減速器部組裝成一體，所述減速器部是與聯(lián)接在該馬達部的馬達主軸上的金屬制造的蝸桿和與之嚙合的蝸輪裝在齒輪箱內(nèi)而構(gòu)成的，在馬達主軸旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)經(jīng)由金屬制造的蝸桿使蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，從而對與之相聯(lián)接的輸出軸進行驅(qū)動，其特征是，上述金屬制造的蝸桿只經(jīng)過滾壓完成精加工，上述蝸輪是使用聚縮醛作為其材質(zhì)并對其進行成形而成，蝸輪付的螺旋導角在3度～3度30分的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶減速器的小型馬達，其特征是，上述金屬制造的蝸桿是在與馬達主軸分體地形成之后嵌合固定成一體的。
3.如權(quán)利要求1所述的帶減速器的小型馬達，其特征是，上述金屬制造的蝸桿通過連續(xù)滾壓制成。
4.如權(quán)利要求1所述的帶減速器的小型馬達，其特征是，齒的模數(shù)為0.5～0.7。
全文摘要
不需要增加加工工序，不需要增加機構(gòu)或零部件，并且蝸輪使用雖然強度低但價格低廉的材料，可保證足夠的抗逆轉(zhuǎn)性。本發(fā)明將馬達部與減速器部組裝成一體，所述減速器部是與聯(lián)接在該馬達部的馬達主軸上的金屬制造的蝸桿和與之嚙合的蝸輪裝在齒輪箱內(nèi)而構(gòu)成的，在馬達主軸旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)經(jīng)由金屬制造的蝸桿使蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，從而對與之相聯(lián)接的外部輸出軸進行驅(qū)動。上述金屬制造的蝸桿只經(jīng)過滾壓完成精加工，上述蝸輪是使用聚縮醛作為其材質(zhì)并對其進行成形而成，蝸輪副的螺旋導角在3度～3度30分的范圍內(nèi)。
文檔編號F16H3/02GK1808855SQ200510133878
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者山本和幸 申請人:馬淵馬達株式會社