专利名称：带有蜗轮减速机的小型电动机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于如驱动汽车的电气设备中电动车窗等装置的带有蜗轮减速机的小型电动机及其制造方法。
背景技术：
历来，带有蜗轮减速机的小型电动机轴在其轴向力方向上的位置固定是例如图8所示的那样来进行的(参考特公昭60-11536号公报)。图中，1是电动机主体，6是连接到电动机轴4上的蜗杆，7是与该蜗杆啮合的蜗轮。如图所示，在齿轮箱17的电动机轴的前端部位置装配有调整螺栓43，在用该螺栓43调整轴向力之后，由螺母44将调整螺栓43固定。在利用这种结构对轴向力进行调整的过程中，在尖端经过特殊加工的螺栓43与电动机轴4的前端接触的状态下，使电动机旋转，一面观察这时的电动机的空载电流，一面使该空载电流尽可能的小，同时在轴向力方向上无松动的位置处紧固螺母44将调整螺栓43固定。利用这种方式将电动机轴在轴向力方向上进行位置固定，对调整螺栓43和螺母44的固定等不仅需要熟练的操作，还存在着花费很多时间的问题。
此外，在上述特公昭60-11536导公报中，还公开了采用电磁感应加热衬垫进行在轴向力方向上进行定位的技术。在该技术中，在轴的插入孔之外再另外设置方孔，将衬垫从方孔插入轴的前端部。在将轴的前端直接推压到衬垫上，用电磁感应对轴的前端加热的同时，将轴压紧到软化的衬垫上，进行轴向力方向的定位。
然而，在这种定位方式中，因为需要设置除轴的插入孔之外的方孔，因此存在着因由此造成的间隙可能有水从外部浸入的危险性。另外，由于在电动机运转过程中，因轴的旋转产生的摩擦然，或者在电动机运转过程中绕组与整流子所产生的然会通过电动机轴传导给衬垫，有可能使衬垫再次熔融的危险。进而，由于仅由衬垫来承受轴的径向方向的力和轴向力方向的力两个力，容易因摩擦、损伤等造成不相适合的情况。
另外，如图9所示，通过外部连通的喷射注入口45向齿轮箱17与电动机轴4之间的空腔内喷射注入树脂46，进行将电动机轴4向轴向力方向上的位置固定(特公昭61-56701号公报)、以及，同样地，如
图10所示，通过与外部连通的喷射注入口45将树脂46喷射注入到齿轮箱17与设置有用于电动机轴4的轴承装置(径向轴承5及钢珠9)的轴承保持架22之间的空腔部，将电动机轴进行轴向力方向的位置固定(特公平7-106044号公报)，都是公知的现有技术。
对于这种树脂注塑工艺，不仅需要花费使树脂固化的工时。而且由于收缩等引起的变形及时效变化所造成的与齿轮箱接合力下降等原因，会在喷射注入口部发生裂缝有可能使水从外部浸入的危险。
此外，根据所用树脂的种类必须对喷射的压力或喷射温度进行控制，以及在采用使用之前使两种液体进行混合反应的树脂的场合，必须对混合的工时数、混合前后的管理进行控制，同时还必须注意在树脂喷射注入时对注入量进行控制、调整以及防止气泡混入等问题。进而，对于所使用的树脂直接支承电动机轴的结构，由于外加在电动机轴的轴向力方向上的力，有可能因磨耗、损伤等造成不适当的情况发生的危险。
发明的公开本发明的目的在于提供一种解决上面所述的问题，且易于组装、没有从外部浸入水的危险，解决质量上所存在的问题的高可靠性带有蜗轮减速机的小型电动机及其制造方法。
为达到上述目的，在本发明的带有蜗轮减速机的小型电动机及其制造方法中，在容纳连接于电动机轴4上的蜗杆6及与该蜗杆6啮合的蜗轮7的齿轮箱17内形成接纳电动机轴的前端且不与外部连通的空腔部10。其特征为，在该空腔部10内，设有配置电动机轴4的径向轴承5及推力轴承的轴承保持架22，并于配置了这些轴承的轴承保持架22的对向一侧处该轴承保持架22与齿轮箱之间设置通过电磁感应而加热软化了的掺入金属纤维的树脂制成的衬垫30。
此外，本发明的带有蜗轮减速机的小型电动机及其制造方法，其特征为，利用可由电磁感应等加热的金属制品代替前述树脂制品作为衬垫30，进而，于连接到该衬垫30上的齿轮箱的内侧备有突起33，加热与加热的衬垫30接触的齿轮箱突起33使其软化并将其压扁。
在利用电磁感应等方式从齿轮箱外部对用树脂制造的衬垫加热使其软化之后，或者，加热金属衬垫，在将与加热后的金属衬垫接触的齿轮箱突起33加热使其软化之后，将电动机轴4向轴向力方向加压，进行电动机轴4的轴向力调整。
从而，齿轮箱空腔部10具有除容纳轴承保持架22之外，不通过贯通孔等与外部连通的结构，从而可确保电动机轴在轴向力方向的位置精度，同时可防止电动机轴4向轴向力的方向移动。
此外，本发明也适用于由带有蜗轮减速机的小型电动机驱动的致动器及其制造方法。备有将带有蜗轮减速机的小型电动机收容于其内并对其进行支承的致动器箱40，该致动器箱40在与其内部支承的小型电动机1的电动机轴的前端部对立的内壁上的位置处设有衬垫保持部44。将掺入金属纤维的树脂衬垫30以与电动机轴4对立地压入状态插入到该衬垫保持部44的内部，利用设置在致动器箱外部的电磁感应线圈31将树脂衬垫30加热使之软化，从而解除压入状态。
附图的简要说明图1是应用本发明的带有蜗轮减速机的小型电动机的纵向剖视图。
图2是本发明的轴向力调整前的带有蜗轮减速机的小型电动机的纵向剖视图。
图3是表示本发明的没有钢珠的轴承装置的一例的放大图。
图4(a)是表示衬垫及轴承保持架向空腔部插入的形态图，(b)是沿A-A线的剖视图。
图5是表示本发明的有钢珠的轴承装置的另外一例的放大图。
图6是表示本发明的备有无钢珠的金属衬垫的轴承装置的另外一例的放大图。
图7是表示本发明的有钢珠的轴承装置的类似于图6的另外一例的放大图。
图8是现有技术例子的电动机轴轴承装置的剖视图。
图9是现有技术另外一例的电动机轴轴承装置的剖视图。
图10是另外一个现有技术的电动机轴轴承装置的剖视图。
图11是表示将本发明应用于汽车电气设备致动器的例子的图示。
图12是详细表示图11的A部的轴的轴承部的放大图。
实施发明的最佳方式图1和图2是采用本发明的带有蜗轮减速机的小型电动机的简略纵向剖视图，图1表示电动机轴的轴向力调整后的状态，图2表示轴向力调整前的状态。
在这些图中，1表示电动机主体，在该电动机主体1上连接有减速机部2。电动机主体1除电动机轴4前端的齿轮箱一侧的轴承部的结构之外均是传统结构，由以下部分构成安装在电动机轴4上的转子3及整流子12，由金属材料形成的有底的中空圆筒状、其内周面上安装有磁铁11的电动机壳体16，用于将该壳体16的开口部封闭的嵌入安装的端罩20，及设在该端罩20上的电刷13及用于与之进行电连接的输入端子等。电动机轴4由轴支承在位于其两端和中间部位的三个径向轴承5上。
减速机部2由与电动机轴4连接的蜗杆6、与该蜗杆6啮合的蜗轮7、从蜗轮7的中心抽出的输出轴(或输出齿轮)8以及齿轮箱17等构成。输出轴8连接到例如汽车用的电动车窗装置上。此外，电动机轴4的前端部如后面将详细描述的那样，在轴向力方向上支承于支承保持架22上，与此同时，在径向方向上也通过径向轴承5支承在轴承保持架22上。即，该径向轴承5插入固定在轴承保持架22中。
在轴承保持架22与齿轮箱17之间形成空腔部10。空腔部10呈袋状，仅能从电动机主体一侧的一个方向插入轴4、轴承保持架22、衬垫30等。如从表示轴向力调整前状态的图2中所观察到的那样，把将要采用电磁感应加热(或高频加热)等加热软化的树脂或加热的金属制成的衬垫30预先插入到空腔部10内。在将衬垫30及径向轴承5与轴承保持架22组装成一体，再把该组装体安装在电动机主体1的轴4的前端上之后，通过如图2所示的那样把该电动机主体1与减速机部2组装成一体，从而将该衬垫30插入空腔部10中。这时设定衬垫30的尺寸使得在电动机壳体16的连接端部14与齿轮箱17的连接端部15之间产成间隙18。在这种状态下，利用电磁感应等方式对衬垫30瞬时加热，与此同时，对电动机壳体16的底部沿箭头19的方向加压，使电动机壳体16的连接端部14与齿轮箱17的连接端部15相接合，当它们之间的间隙18消失时，将两个部件用螺栓等固定，组装完毕。图1表示这种组装完毕后的状态。
下面参照经过放大表示轴4的轴承部的图3～图7，进一步对这种轴向力调整进行说明。在图3～图7中，31是电磁感应线圈，30是衬垫，10是空腔部，22是轴承保持架。
在图3中，上面的图表示轴向力调整前的状态，下面的图表示轴向力调整后的状态。轴4由如后面所述的图5所示的不采用钢珠的轴承保持架22直接支承在轴向力方向。轴承保持架22的外周以及与相接触的齿轮箱17的内周壁通常为圆形。在空腔部10内，于用于将衬垫30支承在轴向方向的齿轮箱底部32内侧上设置突起33。在本例中，衬垫30由掺入细而短的金属纤维的树脂构成。
为将衬垫30加热软化调整轴向力，如图所示，在齿轮箱底部32侧配置电磁感应线圈31。在这种状态下，当电流流过电磁感应线圈31时，对仅由树脂构成的轴承保持架22及齿轮箱17不进行加热，而将掺入金属纤维的树脂制的衬垫30加热软化。这时，通过从箭头19的方向加压，处于加热软化状态的衬垫30变形填入围绕突起33的凹部，与此同时，轴4变成能够向衬垫30一侧移动，从而可确定轴4在轴向力方向的位置。
图4是用于说明将衬垫30向空腔部10内的插入的图(a)及其A-A剖视图(b)。如上所述，在将衬垫30及径向轴承5与轴承保持架22组装成一体，再将它们安装到轴4的前端上之后，组装成一体。这时，齿轮箱17的底部32的突起33可如图所示的那样构成。即，如图4(b)所示的那样，例如，通过对称地形成四个圆形凹部34，不仅可以构成对向突出的突起33，同时可更加稳定地支承衬垫30。
在衬垫30插入空腔部10之后、加热之前的状态中，在衬垫30的周围依然有必要存在间隙。否则的话，即使衬垫熔融软化进行加压，也不能进行轴向力调整。这种轴向力调整所必须的间隙，例如可通过选择衬垫30或轴承保持架22的形状来获得，但最好是通过在齿轮箱17的底部32上设置突起33，它一面向轴向力方向支承衬垫30，同时可形成加热软化后的衬垫30中的多余部分能够填入的凹部。
图5是与图3不同的另一个例子，上面的图表示轴向力调整前的状态，下面的图表示轴向力调整后的状态。支承保持架22配备有将轴4向轴向力方向支承的钢珠9。除了用该钢珠9将轴4向轴向力方向支承之外，通过参照图3所示的前述同样的动作，一边进行轴4在轴向力方向上定位。
图6是本发明的另外一个例子，上面的图表示轴向力调整前的状态，下面的图表示轴向力调整后的状态。衬垫30由金属取代树脂制成。和图3及图5所示的例子相同，在齿轮箱底部一侧配置电磁感应线圈31。当电流通过该电磁感应线圈31时，金属制的衬垫30被加热，该金属衬垫30本身并不熔融软化，而是与该被加热的金属衬垫30接触的齿轮箱突起33软化。这时，当从箭头19的方向加压时，如图所示，齿轮箱突起33被压扁，轴4可向图示的右方移动，进行轴4在轴向力方向上的定位。此外，在这种情况下，齿轮箱突起33及轴承保持架22均可用树脂制成，但是其熔融点(软化温度)是齿轮箱的突起33比轴承保持架22的低，从而可仅使齿轮箱突起33软化。作为这种树脂，齿轮箱突起33可采用例如PBT树脂(聚丁烯对苯二酸酯，熔融点220℃)，而轴承保持架22则可采用例如PA树脂(聚酰胺，熔融点260℃)。
图7是类似于图6的本发明的另一个例子，上面是轴向力调整前的图，下面是调整后的图。这里，在轴承保持架22上备有沿轴向力方向支承轴4的钢珠9。除了用钢珠9将轴4沿轴向力方向支承外，参照图6作同样的操作，可以进行轴4在轴向力方向上的定位。
图11是表示将本发明用于致动器例如空调机气流调节器等汽车电气设备用的致动器的例子。图中，40是将带有蜗轮减速机的小型电动机容纳在其内部并进行支承的致动器箱。即，将电动机1及蜗轮减速机构支承在该致动器箱40中。在将蜗杆6固定在电动机1的轴上的同时，由形成于致动器箱40的内壁上的轴承部在与其对应的位置处支承轴的前端部。进而，在该致动器箱40内，设有与蜗杆6卡合旋转的多个减速齿轮41(图中只表示出一个)。然后，其最后一个减速齿轮的输出轴伸出到致动器箱40的外部，固定在杆42的一端上。当电动机1旋转时，经蜗杆6及多个减速齿轮41，按照电机的旋转方向如图中箭头所示的那样摆动杆42，从而，例如使汽车空调机的出气口开闭。在这样动作时，如果电动机轴4在轴向力方向上有松动的话，会产生异常的噪音，但如后面所述，如果采用作为本发明的特征的轴的轴承部，就可消除轴向力方向的松动。
图12是图11中的A部分的虚线圆内的放大部，详细地表示将电动机轴沿轴向力方向支承的轴承部。图中，30是掺入金属纤维的圆柱形树脂衬垫，43是为了支承电动机轴4的前端部，根据需要插入树脂衬垫30与电动机轴4之间的圆盘状轴向力垫圈，44是形成于致动器箱40内壁上的支承树脂衬垫30及轴向力衬垫43的圆筒状衬垫保持部。
在组装时，将电动机1置于致动器箱40内的预定位置处，接着，将衬垫30及轴向力垫圈43与电动机轴4对立地插入垫圈保持部44内。即，将衬垫30及轴向力垫圈43以压入电动机轴4与衬垫保持部44的底部之间的状态插入。然后使电流流过配置在致动器箱40外部的电磁感应线圈31，使掺入金属纤维的树脂衬垫30加热软化。从而解除衬垫30的压入状态，在没有轴向力松动的状态下支承电动机1。
如前面参照图3所述的那样，如果在衬垫30的周围完全不存在间隙的话，即使将衬垫30加热软化、加压，也不可能进行轴向力调整。和图3一样，通过在衬垫保持部44的底部设置突起，可以形成在向轴向力方向支承衬垫30的同时，被加热软化的衬垫30内多余的部分能够填入其中的凹部。但是，在图11所示的例子中，由于轴向力的调整是很微小的，所以作为衬垫30或衬垫保持部44的形状，只要选择它们之间只有微小的间隙的形状就可进行轴向力的调整。
工业上应用的可能性如上所述，采用本发明，利用电磁感应等方式从齿轮箱外部加热树脂制造的衬垫使之软化，或者加热金属衬垫使与加热的衬垫接触的齿轮箱突起加热软化，将电动机轴向轴向力方向加压，对电动机轴4进行轴向力调整，从而可用简单的结构将电动机轴在轴向力方向进行位置固定，以高精度进行组装。进而，由于齿轮箱的空腔部具有除接纳轴承保持架等之外不通过贯通孔与外部连通的结构，从而不存在从外部向内浸水的危险，可消除质量上存在的问题，从而可提供高可靠性的带有蜗轮减速小型电动机及其制造方法，以及由带有蜗轮减速机的小型电动机驱动的致动器及其制造方法。
权利要求
1.一种带有蜗轮减速机的小型电动机，经由蜗轮减速机从电动机轴进行输出，其特征在于，于容纳连接到电动机轴上的蜗杆及与该蜗杆啮合的蜗轮的齿轮箱内形成接纳电动机轴前端部、与外部不连通的空腔部，在该空腔部内设置装配了电动机轴的径向轴承和推力轴承的轴承保持架、以及在装配了这些轴承的轴承保持架的对向一侧处该轴承保持架及齿轮箱之间设置通过电磁感应等而加热软化了的掺有金属纤维的树脂制成的衬垫。
2.一种带有蜗轮减速机的小型电动机，经由蜗轮减速机从电动机轴进行输出，其特征在于，于容纳连接到电动机轴上的蜗杆及与该蜗杆啮合的蜗轮的齿轮箱内形成接纳电动机轴前端部、与外部不连通的空腔部，在该空腔部内设置装配了电动机轴的径向轴承和推力轴承的轴承保持架、以及在装配了这些轴承的轴承保持架的对向一侧处该轴承保持架及齿轮箱之间设置通过电磁感应等而加热的金属制衬垫，在与该衬垫接触的齿轮箱内侧配备有突起，将与加热了的衬垫接触的齿轮箱突起加热软化并将其压扁。
3.一种带有蜗轮减速机的小型电动机的制造方法，其中带有蜗轮减速机的小型电动机经由蜗轮减速机从电动机轴进行输出，其特征在于，于容纳连接到电动机轴上的蜗杆及与该蜗杆啮合的蜗轮的齿轮箱内形成接纳电动机轴的前端部、与外部不连通的空腔部，在该空腔部内，设置装配了电动机轴的径向轴承和推力轴承的轴承保持架、以及在装配了这些轴承的轴承保持架的对向一侧处该轴承保持架及齿轮箱之间设置掺有金属纤维的树脂制成的衬垫，从齿轮箱外部利用电磁感应等加热前述衬垫使其软化，之后，通过对电动机轴向轴向力方向加压，进行电动机轴的轴向力调整。
4.如权利要求3所述的带有蜗轮减速机的小型电动机的制造方法，通过在与前述衬垫接触的齿轮箱内侧设置突起，形成加热软化的衬垫能够进入的间隙。
5.一种带有蜗轮减速机的小型电动机的制造方法，其中带有蜗轮减速机的小型电动机经由蜗轮减速机从电动机轴进行输出，其特征在于，于容纳连接到电动机轴上的蜗杆及与该蜗杆啮合的蜗轮的齿轮箱内形成接纳电动机轴的前端部、与外部不连通的空腔部，在该空腔部内设置装配了电动机轴轴的径向轴承和推力轴承的轴承保持架、以及在装配了这些轴承和轴承保持架的对向一侧处该轴承保持加及齿轮箱之间设置金属制成的衬垫，在与该衬垫接触的齿轮箱的内侧设有突起，从齿轮箱外部利用电磁感应等加热前述衬垫，当与加热的衬垫接触的齿轮箱突起加热软化后，通过对电动机轴向轴向力方向加压，将齿轮箱突起压扁，进行电动机轴的轴向力调整。
6.一种致动器，由带有蜗轮减速机的小型电动机驱动，其特征在于，具有将该带有蜗轮减速机的小型电动机收容于其内部并对其进行支承的致动器箱，在与支承在致动器箱内部的小型电动机轴的前端对立的前述致动器箱内壁的位置处具有将电动机轴沿轴向力方向支承的轴承部，该轴承部由掺入金属纤维的加热熔融的树脂衬垫及形成于前述致动器箱内壁上、支承该树脂衬垫的衬垫支承部构成。
7.一种致动器制造方法，其中致动器由带有蜗轮减速机的小型电动机驱动，其特征在于，具有将该带有蜗轮减速机的小型电动机收容于其内部并对其进行支承的致动器箱，该致动器箱在与支承在其内部的小型电动机的电动机轴的前端部对立的内壁位置处设有衬垫保持部，将掺有金属纤维的树脂衬垫以与电动机轴对立压入状态插入到该衬垫保持部的内部，利用设置在致动器箱外部的电磁感应线圈将树脂衬垫加热使其软化，解除压入状态。
全文摘要
本发明的带有蜗轮减速机的小型电动机,在容纳与电动机轴连接的蜗杆6及蜗轮7的齿轮箱17上形成收纳电动机轴的前端且不与外部连通的空腔部10,于其中设置装配了轴承装置的轴承保持架22并在该轴承保持架22与齿轮箱17之间设置掺有金属纤维的树脂制成的衬垫或者金属衬垫30。在利用电磁感应等从齿轮箱外部将树脂衬垫加热使其软化后,或者对金属衬垫加热,将与该加热的金属衬垫接触的齿轮箱突起加热软化后,对电动机轴向轴向力方向加压,进行电动机轴4的轴向力调整。从而,可高精度地对电动机轴在轴向力方向进行位置固定。
文档编号H02K15/14GK1272242SQ99800740
公开日2000年11月1日 申请日期1999年5月13日 优先权日1998年5月14日
发明者山本和幸 申请人:马渊马达株式会社