CN1199269A - 具有减速齿轮的小型电动机 - Google Patents

Abstract

所公开者是具有减速齿轮的小型电动机,其中减速齿轮部分21与电动机部分20级装成整体,输出轴1向蜗杆3方向偏置,使偏置距离略小于蜗杆3的轴及蜗轮4的轴之间的常规距离,并利用了放置在减速齿轮部分的蜗轮4中的缓冲垫件12的弹性力,在电动机部分20的一端罩27中安装轴承26的部分当用安装螺栓30使减速齿轮部分的齿轮箱7的侧表面与电动机壳19的法兰盘部分整体组装时被固定地安到设在减速齿轮部分的轮箱7中的圆柱形部分9中,设置了一个电动机轴导5,用于减小电动机轴6的变形,及通过设在减速齿轮部分的齿轮箱7中的凸肋来承受由蜗杆3及蜗轮4的啮合在径向产生的反作用力。通过该结构,本发明改善了蜗杆3及蜗轮4之间啮合,使减小模数及由此减小整个组装体的尺寸成为可能,并作为改善齿轮啮合的结果,改善了耐久性及减小了齿轮噪音。

Description

具有减速齿轮的小型电动机

本发明总地涉及具有减速齿轮的小型电动机，更具体地涉及能用于打开及关闭汽车窗户的具有减速齿轮的小型电动机。

传统类型的具有减速齿轮的小型电动机表示在图6及7中。图6是传统类型的具有减速齿轮的小型电动机的纵向截面图，及图7是基本沿图6中X-X线的该电动机切除一部分的横截面图。具有减速齿轮的小型电动机具有电动机部分20及与电动机部分20组装成整体的减速齿轮部分20。电动机部分20包括转子22、磁铁23、整流子24、电刷25、两个轴承26、电动机壳19、端罩27、从电动机侧延伸到外部的电动机轴6等。在齿轮箱7中减速齿轮部分21包括与电动机轴6相连接的蜗杆3、及与其啮合的蜗轮4等。如图7中所示，在蜗轮4中放有缓冲垫件12，而输出板13及输出轴1通过缓冲垫件12与蜗轮4相连接。在此状态下，蜗轮4被齿轮箱7的输出轴轴承毂2的外圆周对中并支承。

在这类具有减速齿轮的小型电动机中，电动机部分20通过安装螺栓30装在齿轮箱7上。需要总共三个轴承26来支承电动机20的旋转部分；两个轴承位于电动机侧及一个轴承位于齿轮箱7侧。尤其是，位于中间的轴承放置在电动机部分的端罩27中，该端罩被保持在电动机部分20及减速齿轮部分21之间。

由于该结构，当电动机部分20的电动机被起动时电动机轴6转动。电动机轴6的转动引起了与连接在电动机轴6上的蜗杆3相啮合的蜗轮4以降低的速度转动。蜗杆3的转动然后引起输出轴1转动，而输出轴1的转动能打开及关闭汽车窗户，例如经过外部传动装置(未示出)来实现。

上述现有技术具有某些问题。首先，该传统的结构由于部件的不良尺寸精度(变形)及组装误差不可避地包括某些间隙(偏差量)，及蜗杆和蜗轮之间的失配。这将导致蜗轮及蜗杆之间的不良啮合，接着又将引起减小蜗杆及蜗轮模数的困难，增大转矩传递损耗、增大齿轮磨损、降低耐久性及增大齿轮噪音。

其次，该结构涉及保持轴承26的电动机部分端罩27的强度不够，及当要求细长的电动机轴6时难以阻止电动机轴6部分地变形。电动机轴6受到高负载的变形将使蜗杆3及蜗轮4之间啮合变差，将导致由树脂做成的蜗轮4的损坏。此外，传统类型的具有减速齿轮的小型电动机在将电动机部分20与减速齿轮21相组装时具有保持精度的限度。为了克服该问题，已经推荐了一种由齿轮箱支持设在电动机轴中心处的齿轮的方法[日本已公开未审查实用新型申请No.平-4(1992)-5549]。由于该实用新型涉及将电动机轴插入作为轴承使用的球形金属件及在整个单元组装起来以前将蜗轮压配合在电动机轴上，故该电动机本身不能用作小型电动机，也不能作为独立单元存放。

再其次，传统类型的具有减速齿轮的小型电动机没有这样的结构，即正交地与蜗杆3啮合的蜗轮4被驱动绕设在齿轮箱7中的轴承部分转动。由于该结构，蜗杆轴与蜗轮轴之间的距离由于以下情况趋于不稳定，而该距离对于理想的齿轮啮合是严格的：

(1)齿轮箱尺寸精度易变；

(2)蜗轮尺寸精度易变；

(3)蜗轮及齿轮箱轴承部分之间的间隙波动。

这种由齿轮箱轴承单独支持对蜗轮施加反作用力的传统结构，当加上负载时趋于引起蜗轮的偏离，导致理想齿轮啮合的破坏。

本发明旨在解决现有技术中固有的问题。本发明的一个目的是提供一种具有减速齿轮的小型电动机，它能通过改善蜗杆及蜗轮的啮合精度减小蜗杆及蜗轮的模数、及由此减小整个组装体尺寸、改善耐久性及减小齿轮噪音。

本发明的另一目的是提供一种具有减速齿轮的小型电动机，它能通过减小电动机轴的变形来改善蜗杆及蜗轮的啮合精度及采用细长电动机轴。

本发明的又一目的是提供设有这样结构的一种具有减速齿轮的小型电动机：对于蜗杆及蜗轮之间的啮合要求严格的轴间距离可高精度地被保持。

根据本发明第一特征的具有减速齿轮的小型电动机包括：具有延伸的电动机轴6的电动机部分20及与电动机部分整体组装的减速齿轮部分21；减速齿轮部分21具有与延伸的电动机轴6相连接的蜗杆3、与蜗杆3相啮合的蜗轮4、及输出轴1，后者与外部驱动装置相连接并设置在蜗轮4中心，以致与蜗轮一起转动，其中蜗轮4被缓冲垫12的弹性力支持，盖11及齿轮箱输出轴轴承毂2的中心及由此输出轴1的中心朝蜗杆3的方向偏置，使输出轴1及蜗杆3的距离稍小于蜗杆3的轴与蜗轮4的轴之间的常规距离，或是说向图1及2中的向上方向偏置。

由于该结构，本发明可改善蜗杆3及蜗轮4之间的啮合(将间隙减至零)，减少了转矩传递损耗，改善了耐久性及减小齿轮噪音。本发明通过在将电动机部分及蜗杆组装在齿轮箱上以后使蜗杆3及蜗轮4之间自动保持正确定位，来提供一种低成本、高精度的具有减速齿轮的小型电动机，而无需另件的严格尺寸精度。

根据本发明第二特征的具有减速齿轮的小型电动机具有总共三个轴承26，两个位于电动机侧及一个位于减速齿轮侧。本发明以这样的方式改善了三个轴承中的中间轴承的结构：安装在电动机部分20的端罩27内的中间轴承26被同轴地装配在减速齿轮部分21的齿轮箱7的圆柱形部分9中，并设置了电动机轴导5以防止电动机轴的变形。

当电动机壳19的法兰盘及减速齿轮部分的齿轮箱7由安装螺栓30整体地组装时，安装轴承26的电动机部分端罩27的一部分被固定地装配到齿轮箱的圆柱部分9中。电动机轴导5设置在蜗杆3及端罩27中的轴承26之间的电动机轴6上。电动机轴导5具有向下张开及在轴向上一定长度的开口，用于从上方保持电动机轴。通过在这样的位置上安装电动机轴导5，该位置即为齿轮箱中电动机轴端的轴承26与蜗杆3之间的距离β差不多等于电动机轴导5和蜗杆3之间的距离α，可使蜗轮4正及反转期间电动机轴的变形实质上减少到相同的程度。

具有上述结构的本发明能保证齿轮稳定及可靠的啮合，而不管负载大小如何，因为电动机轴被支承，不会由齿轮的啮合产生的径向推力引起任何偏移，并且能保持其优点，即电动机部分能作为独立单元使用及存放。本发明也能允许使用细长电动机轴。本发明具有防止树脂蜗轮损坏的有利效果并能以高精度方便地组装电动机。

根据本发明第三特征的具有减速齿轮的小型电动机设有在齿轮箱7的内表面上围绕输出轴旋转中心的连续或非连续的凸肋17、及在面对齿轮箱7的蜗轮4表面上的环形凸肋16。当蜗轮4被蜗杆3驱动旋转，并且蜗杆受到来自蜗轮4的反作用力时，引起凸肋16及17设置在与蜗杆3及蜗轮4相互啮合位置最靠近的位置处。

本发明使得蜗杆轴及蜗轮之间的尺寸精度易于控制，因为基于凸肋的位置使精度能被控制，故比现有技术具有更小的绝对尺寸。此外，因为设在蜗轮4及输出轴1之间的缓冲垫件12迫使蜗轮4进入构成减速齿轮部分21外座的齿轮箱7中，蜗轮4就易于定位在输出轴的轴向上。

另外，因为如上所述的，可保持蜗杆和蜗轮之间的良好啮合，因此本发明具有能获得在基至使用小齿轮模数时也从未获得的高输出效果。本发明使减小电动机尺寸成为可能，因为蜗杆及蜗轮的模数能被减小。

图1是实施本发明的具有减速齿轮的小型电动机的纵向截面图；

图2沿图1中线I-I切割的实施本发明的具有减速齿轮的小型电动机的横截面图；

图3单独表示根据本发明的输出板、蜗轮及缓冲垫件；

图4是围绕图1中心的轴承、电动机轴导及其周围的细节图，及基本沿A-A线的一个横截面图；

图5是有助于解释根据本发明的小型电动机齿轮啮合的示图；

图6是传统类型的具有减速齿轮的小型电动机的纵向截面图；

图7是沿图6中X-X线切割的传统类型的具有减速齿轮的小型电动机的横截面图；

图8是有助于解释传统类型小型电动机齿轮啮合的示图。

图1及2表示实施本发明的具有减速齿轮的小型电动机。图1是具有减速齿轮的小型电动机的纵向截面图，及图2是基本沿图1中I-I线剖取的该电动机的横截面图。具有减速齿轮的小型电动机通过整体组装电动机部分20和减速齿轮部分21来制造。电动机部分20本身与图6所示的传统类型中使用的相同，所不同的在于一个端罩中轴承的结构，它被表示在图4中。减速齿轮部分21包括与电动机轴6相连接的蜗杆3及在齿轮箱7中与蜗杆啮合的蜗轮4。如图2所示，缓冲垫件12被放置在蜗轮4中，后者通过缓冲垫件12与一输出板13及一输出轴1相连接。

图3表示从图2左侧看到的输出板13、蜗轮4及缓冲垫件12。

由于该结构，当电动机部分20的电动机起动时电动机轴6便旋转。电动机轴6的转动通过蜗杆3使蜗轮4以降低的速度旋转。然后，蜗杆3的转动引起输出轴1的转动，输出轴1的转动例如通过传动装置(未示出)使汽车窗户打开或关闭。

以上的描述与参照图6及7的现有技术方式无实质性区别。本发明的第一特征是输出轴1向蜗杆3的方向偏置，使输出轴及蜗杆3的轴之间的距离略小于蜗杆3的轴与蜗轮4的轴之间的距离。换言之，通过以将蜗轮4压向蜗杆3的方式偏置输出轴1并利用了缓冲垫件12弹性力的支承可改善蜗轮4与蜗杆3之间的啮合。

在根据本发明的具有减速齿轮的小型电动机中，与连接在电动机轴6上的蜗杆3相啮合的蜗轮4被放置在齿轮箱7中，及如上所述，缓冲垫件12被放置在蜗轮4中。缓冲垫12上弹性体如人造橡胶作成。由于该结构，电动机轴6的转动通过蜗杆3及蜗轮4被传送到通过缓冲垫件12连接的输出板13及输出轴1。换言之，蜗轮4通过缓冲垫件12的弹性力被连接的输出轴1及与其整体组装的输出板13。本发明的第一特征是：盖11及齿轮箱输出轴轴承毂2的中心及由此输出轴1的中心向蜗杆3的方向偏置，或向图1及2中的朝上方向偏置，使得输出轴1及蜗杆3的轴之间的距离略小于蜗杆3的轴与蜗轮4的轴之间的常规距离。例如，与蜗杆3的轴及蜗轮4的轴之间的距离29.5mm相比较，该偏置距离接近0.1mm。

在本发明中，蜗轮4通过缓冲垫件12这样地被支承，即，将蜗轮4压向蜗杆3；本发明可消除蜗杆3及蜗轮4之间的齿面间隙(偏差量)，导致减小转矩传递损耗、改善耐久性及减小齿轮噪音。此外，本发明能以低成本提供具有减速齿轮的高精度小型电动机，因为蜗杆3及蜗轮4能自动地对齐，而无需每个部件的严格尺寸精度，及因为蜗轮4可在电动机部分与蜗杆已装到齿轮箱上后再装配。

参照图1及4，将描述本发明的第二特征。图4是图1中心周围的轴承、电动机轴导及其附近的细节图。在该图有方是沿A-A线剖取的横截面图，它表示电动机轴导的横截面。图1中所示的具有减速齿轮的小型电动机总共具有三个轴承；两个位于电动机侧，及一个位于减速齿轮侧。本发明通过使设在电动机部分20的端罩内的轴承26同轴地装配在减速齿轮部分的齿轮箱7的圆柱形部分9中，改善了三个轴承中的中间轴承的结构，并设置了电动机轴导，防止电动机轴的变形。

如图1中所示，电动机壳19的法兰盘部分和齿轮箱7的侧表面用安装螺栓30组装成整体。在此时，端罩27中的轴承26被安装在其中的部分32被固定地装配到齿轮箱7的圆柱形部分9中。这减小了电动机轴的变形，改善了蜗杆3及蜗轮4之间的啮合，防止由树脂作成的蜗轮的损坏，并能易于精确的组装。如图4详细表示的，在蜗杆3及端罩27中的轴承26之间的电动机轴6上设置了电动机轴导5。电动机轴导具有向下张开及在轴向上一定长度的开口，用于从上方保持电动机轴。由于该结构，在高负载及应力下由蜗杆3及蜗轮4产生的反作用力引起的电动机轴6的变形被减小，并改善了蜗杆3及蜗轮4之间的啮。另外，通过在使齿轮箱中电动机轴端的轴承26与蜗杆3之间的距离A的位置上安装电动机轴导5，可使蜗轮4正及反转期间电机轴的变形实质上减少到相同的程度。

电动机轴导5可以是烧结浸油轴承，或是树脂材料，如聚醛树脂作成。在无负载或小负载时，电动机轴导不与轴作滑动接触，而在高负载及应力下起阻止由蜗杆3及蜗轮4引起的反作用力形成的电动机轴的变形。

现在，将参照图5来描述本发明的第三特征。图5是类似于图2的示图，用于解释本发明的第三特征。

如图5所示，在齿轮箱7内表面上围绕输出轴1的旋转中心设置了连续或非连续的凸肋17，在面向凸肋17的蜗轮的表面的设置了环形凸肋16。当蜗轮4被蜗杆3驱动旋转并受到反作用时，凸肋16也被常动旋转并与凸肋17作滑动接触。凸肋16及17两者被布置在尽可能靠近蜗杆3和蜗轮4相啮合的位置处。

通过该结构，需要精确度的尺寸为：蜗杆轴中心及齿轮箱7中凸肋之间的距离X及蜗轮齿面和凸肋之间的距离Y，故精确度的控制相对地容易。简言之，在无凸肋的传统结构中对于从输出轴中心到蜗杆轴中心的尺寸X′及从输出轴中心到蜗轮齿面的尺寸Y′必需以高精度制造及组装，如图8中所示；而本发明的精确度控制容易，因为能基于凸肋的位置对比现有技术中尺寸小的绝对尺寸控制其精确度。

如上所述，蜗轮4能容易地被定位在输出轴的轴向上，因为在蜗轮4及输出轴1之间设置的缓冲垫件能迫使蜗轮4进入构成减速齿轮部分21机座的齿轮箱7。

如上所述，在本发明中蜗杆及蜗轮之间的啮合得以改善，这使得能够获得甚至在使用小模数齿轮时迄今也未能达到的高输出。其参数的典型例子如下：蜗杆及蜗轮具数的模数为0.5～0.7，齿数减速比为65～90，压力角为11°～20°，接触系数为2.5～3.5及导角为4°～6°。

Claims (12)

1.一种具有减速齿轮的小型电动机，包括具有延伸的电动机轴的电动机部分及与所述电动机部分整体组装的减速齿轮部分；所述减速齿轮部分包括与所述延伸的电动机轴相连接的蜗杆，与所述蜗杆相啮合的蜗轮及输出轴，后者这样地设在所述蜗轮的中心，以致与所述蜗轮一起旋转并用于连接到外部驱动装置，其特征在于：

在所述蜗轮中设置了一个缓冲垫件，该蜗轮通过所述缓冲垫件连接到所述输出轴；及

所述输出轴以这样的方式旋转地支承在所述齿轮箱中，即它向着所述蜗杆方向偏置，使得所述输出轴及所述蜗杆轴之间距离略小于所述蜗杆轴及所述蜗轮轴之间的常规距离。

2.根据权利要求1的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

所述蜗杆及所述蜗轮具有的模数的0.5～0.7，齿轮减速比为65～90，压力角为11°～20°，接触系数为2.5～3.5，及导角为4°～6°。

3.根据权利要求1或2的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

一个轴承被安装在设于所述电动机部分的端罩内，

在所述端罩中的所述轴承及所述蜗杆之间的所述电动机轴上设有常开口的电动机轴导，

在所述减速齿轮部分中设置了常有整体形成圆柱部分的齿轮箱，该圆柱部分用于放置所述电动机轴导及所述电动机轴的一部分，及

当所述减速齿轮部分的齿轮箱侧表面通过安装螺栓与电动机壳的法兰盘部分组装成整体时，将安装所述轴承的所述电动机部分的端罩部分固定地安装到设在所述减速齿轮部分的齿轮箱中的所述圆柱部分内。

4.根据权利要求1至3中任一项的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

在围绕所述输出轴的旋转中心的所述减速齿轮箱的内表面上设有连续的或不连续的凸肋，及

在面对着所述连续或非连续凸肋的所述蜗轮的表面上设有环状的凸肋，及

由所述蜗杆及蜗轮相互啮合在径向上产生的反作用力由设在所述减速齿轮部分的齿轮箱中的所述凸肋承受。

5.根据权利要求4的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

所述蜗轮被所述缓冲垫件压入构成所述减速齿轮外座的所述减速齿轮部分的齿轮箱中并在所述输出轴的轴向上定位。

6.一种具有减速齿轮的小型电动机，包括具有延伸的电动机轴的电动机部分及与所述电动机部分整体组装的减速齿轮部分；所述减速齿轮部分包括与所述延伸的电动机轴相连接的蜗杆，与所述蜗杆相啮合的蜗轮及输出轴，后者这样地设在所述蜗轮的中心，以致与所述蜗轮一起旋转并用于接到外部驱动装置，其特征在于：

一个轴承被安装在设于所述电动机部分的端罩内，

在所述端罩中的所述轴承及所述蜗杆之间的所述电动机轴上设有常开口的电动机轴导，

在所述减速齿轮部分中设置了带有整体形成圆柱部分的齿轮箱，该圆柱部分用于放置所述电动机轴导及所述电机轴的一部分，及

当所述减速齿轮部分的齿轮箱侧表面通过安装螺栓与电动机壳的法兰盘部分组装成整体时，将安装所述轴承的所述电动机部分的端罩部分固定地安装到设在所述减速齿轮部分的齿办箱中的所述圆柱部分内。

7.根据权利要求6的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

所述蜗杆及所述蜗轮具有模数为0.5～0.7，齿轮减速比为65～90，压力角为11°～20°，接触系数为2.5～3.5，及导角为4°～6°。

8.根据权利要求6及7的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

在围绕所述输出轴的旋转中心的所述减速齿轮箱的内表面上设有连续的或不连续的凸肋，及

在面对着所述连续或非连续凸肋的所述蜗轮的表面上设有环形的凸肋，及

由所述蜗杆及蜗轮相互啮合在径向上产生的反作用力由设在所述减速齿轮部分的齿轮箱中的所述凸肋承受。

9.根据权利要求6的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

在所述齿轮箱中的所述电动机轴的一端上的轴承及所述蜗杆之间的距离实际上与所述电动机轴导及所述蜗杆之间的距离相同。

10.一种具有减速齿轮的小型电动机，包括具有延伸的电动机轴的电动机部分及与所述电动机部分整体组装的减速齿轮部分；所述减速齿轮部分包括与所述延伸的电动轴相连接的蜗杆，与所述蜗杆相啮合的蜗轮及输出轴，后者这样地设在所述蜗轮的中心，以致与所述蜗轮一起旋转并用于连接到外部驱动装置，其特征在于：

在围绕所述输出轴的旋转中心的所述减速齿轮箱的内表面上设有连续的或不连续的凸肋，及

在面对着所述连续或非连续凸肋的所述蜗轮的表面上设有环状凸肋，及

由所述蜗杆及蜗轮相互啮合在径向上产生的反作用力由设在所述减速齿轮部分的齿轮箱中的所述凸肋承受。

11.根据权利要求10的具有减速齿轮的小型电动机，其中：

在所述蜗轮及所述输出轴之间设有一个缓冲垫件；所述蜗轮被所述缓冲垫件压到构成所述减整齿轮部分机座的所述减速齿轮箱中，并定位在所述输出轴的轴向上。

12.根据权利要求10或11的具有减速齿轮的小型电动机，其中所述蜗杆及所述蜗轮具有模数为0.5～0.7，齿轮减速比为65～90，压力角为11°～20°，接触系数为2.5～3.5，及导角为4°～6°。

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