JP2015175404A - 排水弁駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被駆動体を牽引するワイヤのたるみを巻き上げる際にも、クラッチ手段である遊星歯車機構から生ずるノイズを低減することができる排水弁駆動装置を提供する。
【解決手段】内歯歯車部材31が太陽歯車部材22及び遊星支持部材23により軸方向に挟持され、内歯歯車には鉛直方向の上端から下端に向けて拡径されるテーパが形成されている遊星歯車機構について、内歯歯車部材の軸方向への移動を遊星歯車機構の外部から規制する手段である上下動制止手段871を備えることにより、ワイヤのたるみを巻き上げ時に内歯歯車部材が暴れてノイズを発生させることを防止する。
【選択図】図10
【解決手段】内歯歯車部材31が太陽歯車部材22及び遊星支持部材23により軸方向に挟持され、内歯歯車には鉛直方向の上端から下端に向けて拡径されるテーパが形成されている遊星歯車機構について、内歯歯車部材の軸方向への移動を遊星歯車機構の外部から規制する手段である上下動制止手段871を備えることにより、ワイヤのたるみを巻き上げ時に内歯歯車部材が暴れてノイズを発生させることを防止する。
【選択図】図10
Description
本発明は排水弁駆動装置に関し、さらに詳しくは、被駆動体に対して、モータの駆動力を伝達するか否かを切り替えるクラッチ手段を備えた排水弁駆動装置に関する。
下記特許文献1には、遊星歯車機構からなるクラッチ手段を備えたモータアクチュエータが記載されている。特許文献1のモータアクチュエータは、遊星歯車列を構成するリング歯車(内歯歯車)の回転をロックすることによりクラッチ手段を「継」状態とする。クラッチ手段が「継」状態のときに太陽歯車に入力されたモータ動力は、遊星歯車の公転による遊星歯車支持軸の回転を介してワイヤを巻き上げるプーリへと伝達され、被駆動体を牽引する。一方、リング歯車のロックを解除することによりクラッチ手段は「断」状態となり、クラッチ手段が「断」状態のときに太陽歯車に入力されたモータ動力は、リング歯車の空転により消費され、被駆動体へは伝達されない。
被駆動体には、常に原位置に戻ろうとする付勢力が働いている。そのため、モータの駆動を停止すれば、被駆動体は自身に働く付勢力でワイヤを引き出しながら自動的に原位置に戻る。モータの駆動が停止されることで、クラッチ手段は「断」状態となるため、被駆動体にワイヤが引き出されることで遊星歯車支持軸が回転すると、連動してリング歯車も回転する。この際、これら歯車の回転速度を減殺するため、リング歯車には遠心ブレーキを備えたロック歯車が噛合されている。
一般に、遊星歯車機構は、太陽歯車、内歯歯車、複数の遊星歯車、遊星歯車キャリアなどから構成され、これら多数の歯車が円滑に動作するよう、各歯車の間には十分なクリアランスが設けられる。また、これら歯車の噛合による摩擦、摩耗、ノイズの低減を目的として、遊星歯車機構の内部にはグリスが塗布される。
特許文献1のモータアクチュエータにおいて、被駆動体が原位置に戻ろうとする付勢力に対してロック歯車の遠心ブレーキによる制動力が十分でない場合、被駆動体にワイヤが引き出されることで遊星歯車支持軸が高速回転し、遊星歯車機構の各歯車に塗布されたグリスが遊星歯車機構外へ飛散、漏出してしまうおそれがある。
一般に、特許文献1のようなモータアクチュエータでは、被駆動体が確実に原位置に戻れるよう、ワイヤの長さには余裕がもたせられている。被駆動体の回帰動作時には、被駆動体が原位置に戻った後も、慣性により遊星歯車機構内の歯車はワイヤが引き出される方向に一定時間回転し続ける。その結果、ワイヤにはたるみが生じることとなる。
ワイヤにたるみが生じた状態でワイヤの巻き上げ動作が開始されると、たるみ分が巻き上げられてワイヤが緊張状態になるまでの間、遊星歯車支持軸の回転にはほとんど負荷がかからないことになる。つまり、遊星歯車の公転方向に対する負荷が極めて小さい状態になるということである。遊星歯車の公転方向に対する負荷が小さい場合、遊星歯車が公転方向の反対方向(以下、「反公転方向」という。)へ内歯歯車を蹴るトルクも当然小さくなる。この際のクラッチ手段は「継」状態にあり、内歯歯車は遊星歯車の反公転方向への回転がロックされた状態にあるが、遊星歯車が内歯歯車を反公転方向へ蹴るトルクよりも内歯歯車を公転方向へ連れ回す力の方が大きい場合、遊星歯車は自身の公転方向に内歯歯車を連れ回すこととなる。
かかる状況下では内歯歯車を固定する力は何も働いていないため、内歯歯車は遊星歯車や太陽歯車の高速回転に翻弄されることとなる。その結果、内歯歯車が周り歯車とのクリアランスにより暴れ、ノイズを発生させるおそれがある。特に、上述した遠心ブレーキの制動力不足により遊星歯車機構内のグリスが飛散している場合、大きなノイズを発生させるおそれがある。
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被駆動体を牽引するワイヤのたるみを巻き上げる際にも、遊星歯車機構から生ずるノイズを低減することができる排水弁駆動装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明にかかる排水弁駆動装置は、太陽歯車を有する太陽歯車部材と、内歯歯車を有する内歯歯車部材と、該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、該遊星歯車を自転及び公転可能に支持する遊星支持部材と、を有し、前記太陽歯車部材、前記内歯歯車部材、及び前記遊星支持部材のうち一つの部材が入力部となると、他二つの部材は出力部となり、前記太陽歯車部材、前記内歯歯車部材、及び前記遊星支持部材は固定軸に回転可能に支持され、前記内歯歯車部材は、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材により軸方向に挟持され、前記内歯歯車には、鉛直方向の上端から下端に向けて拡径されるテーパが形成されている遊星歯車機構と、前記内歯歯車部材の軸方向への移動を前記遊星歯車機構の外部から規制する手段である上下動制止手段と、を備えることを要旨とする。
内歯歯車部材には、重力による下方向の力と、テーパ状の歯部が遊星歯車と噛合することによる反力として上方向の力がかかる。そのため、内歯歯車部材に何ら負荷が働いていない状態では、内歯歯車部材が軸方向に上下するおそれがあり、かかる上下動が、たるみ巻き上げ時のノイズ発生原因の一つとなり得る。本発明においては、内歯歯車部材の軸方の移動を規制する上下動制止手段を備えることにより、かかるノイズを低減することが可能となる。
また、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材は前記固定軸に直接支持される軸部を有し、前記内歯歯車部材は、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材の少なくとも一方の前記軸部に回転可能に支持されることにより、前記軸部を介して前記固定軸に支持される場合、内歯歯車部材の径方向のクリアランスは、固定軸と太陽歯車部材又は遊星支持部材の軸部との間のクリアランスに加え、かかる軸部と内歯歯車部材との間のクリアランスの合計となり、内歯歯車部材が固定軸に直接支持される場合に比べて、内歯歯車部材が傾きやすくなる。また、前記内歯歯車部材を回転可能に支持する、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材の少なくとも一方の前記軸部の外周面と前記内歯歯車部材との接触部の軸方向長さを、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材の前記軸部の内周面と前記固定軸との接触部の軸方向長さよりも短くすることにより、遊星歯車機構の軸方向のサイズを小さくするができる一方、上述の内歯歯車部材の傾きが助長される。この点もたるみ巻き上げ時のノイズ発生原因の一つとなり得るが、内歯歯車部材の軸方の移動を規制する上下動制止手段を備えることにより、かかるノイズを低減することも可能となる。
また、前記上下動制止手段が、前記遊星歯車機構を軸方向に付勢する付勢部材である場合、内歯歯車部材が太陽歯車部材及び遊星支持部材に強固に挟持されることによって、内歯歯車部材の軸方向のクリアランスが小さくなり、内歯歯車部材の上下動を抑制することができる。さらに、付勢部材として板バネ又はバネ座金を用いることにより、付勢部材が当接する遊星歯車機構の軸方向端部が周方向の両方に回転する場合であっても、安定して付勢することが可能となる。一方、付勢部材として圧縮コイルバネを用いた場合、コイル巻きの方向と遊星歯車機構との当接面の回転方向が逆のときに、コイル端部が当接面に食い込みやすく、圧縮コイルバネがコイルの径が大きくなる方向に変形して破損するおそれがある。
また、前記遊星支持部材は、前記太陽歯車部材及び前記内歯歯車部材よりも高いトルクを生じ、前記付勢部材は前記遊星支持部材を軸方向に付勢すること、前記太陽歯車部材と前記内歯歯車部材が軸方向に接触する部位、及び前記遊星支持部材と前記内歯歯車部材が軸方向に接触する部位は、前記太陽歯車部材と前記遊星支持部材が軸方向に接触する部位よりも径方向外側にあることにより、上記付勢部材の付勢力によるトルクロスを低減することができる。
また、前記上下動制止手段が、前記出力部の少なくとも一方の、前記遊星歯車機構の外面に形成された歯車部である被制動部の回転に抵抗を与える制動手段である場合、遊星歯車機構の二つの出力部が同時に低負荷状態となることが防止されることにより、内歯歯車部材の回転に負荷が与えられ、内歯歯車部材が遊動状態で上下動することが抑制される。前記制動手段は、前記被制動部に直接又は他の歯車を介して噛合する歯車部材であって、該歯車部材の回転には、粘性体による粘性抵抗又は付勢部材による摩擦抵抗が与えられるもの、又は、前記遊星支持部材の前記被制動部に直接又は他の歯車を介して噛合する歯車部材であって、該歯車部材の回転には遠心ブレーキによる摩擦抵抗が与えられるものが好ましい。
本発明にかかる排水弁駆動装置によれば、被駆動体を牽引するワイヤのたるみを巻き上げる際にも、遊星歯車機構から生ずるノイズを低減することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明における上下とは、図1における上下をいうものとする。また、「原位置」とは、同期モータ10が駆動していない状態における各構成部材の位置をいう。
本実施形態にかかる排水弁駆動装置1の各構成を説明する前に、排水弁駆動装置1の概略を図2の系統図を参照して簡単に説明する。図2に示すように排水弁駆動装置1の動力系統は、同期モータ10の動力を被駆動体90に伝達する出力系統(第一の伝達列)と、クラッチ手段30を動作させるクラッチ作動系統(第二の伝達列)とからなる。クラッチ手段30は、出力系統による動力の伝達を「継」状態もしくは「断」状態に切り替える。つまり、クラッチ手段30が「継」状態であれば、同期モータ10の動力は出力系統を通じて被駆動体90に伝達される。クラッチ手段30が「断」状態であれば、出力系統は遮断され、同期モータ10の動力は被駆動体90に伝達されない。図示されるように、本実施形態では、このようにクラッチ手段30を動作させる(第一の伝達列による動力の伝達を「継」状態とする)ためのクラッチ作動系統の動力として、被駆動体90を駆動させるための同期モータ10の動力の一部を利用するものである。
(同期モータ10)
本実施形態にかかる排水弁駆動装置1の駆動源である同期モータ10は、AC同期モータである。なお、AC同期モータ以外のモータを適用することも可能である。同期モータ10は、その上端面から突出した回転軸を有する。
本実施形態にかかる排水弁駆動装置1の駆動源である同期モータ10は、AC同期モータである。なお、AC同期モータ以外のモータを適用することも可能である。同期モータ10は、その上端面から突出した回転軸を有する。
(第一の伝達列)
以下に第一の伝達列について図3〜図5を用いて詳細に説明する。第一の伝達列は、同期モータ10の動力を被駆動体90まで伝達する出力系統を構成する。かかる第一の伝達列は、第二のロータ歯車21と、第二のロータ歯車21に噛合する太陽歯車部材22と、クラッチ手段が「継」の状態のとき太陽歯車部材22の回転に伴って回転する遊星支持部材23と、遊星支持部材23に噛合する複合歯車24と、複合歯車24に噛合するカム歯車25と、カム歯車25と一体的に回転するプーリ26と、プーリ26の回転によって巻き上げられるワイヤ27と、を有する。なお、太陽歯車部材22および遊星支持部材23は、詳細を後述するクラッチ手段(遊星歯車列に基づく差動歯車機構)を構成する歯車でもある。
以下に第一の伝達列について図3〜図5を用いて詳細に説明する。第一の伝達列は、同期モータ10の動力を被駆動体90まで伝達する出力系統を構成する。かかる第一の伝達列は、第二のロータ歯車21と、第二のロータ歯車21に噛合する太陽歯車部材22と、クラッチ手段が「継」の状態のとき太陽歯車部材22の回転に伴って回転する遊星支持部材23と、遊星支持部材23に噛合する複合歯車24と、複合歯車24に噛合するカム歯車25と、カム歯車25と一体的に回転するプーリ26と、プーリ26の回転によって巻き上げられるワイヤ27と、を有する。なお、太陽歯車部材22および遊星支持部材23は、詳細を後述するクラッチ手段(遊星歯車列に基づく差動歯車機構)を構成する歯車でもある。
第二のロータ歯車21は、同期モータ10と同軸線上で回転可能かつ軸線方向に移動可能に支持された平歯車であり、ロータ11と一体的に回転する第一のロータ歯車41の上(回転軸の先端側)に支持されている。また、第二のロータ歯車21は、コイルばね28で軸線方向上向きに付勢されている。第二のロータ歯車21の下面には、第二のロータ歯車21がロータ11側(下側)に位置するときには第一のロータ歯車41の下係合部412と係合する上係合部212が形成されている。なお、この下係合部412と上係合部212が係合した状態における第二のロータ歯車21の位置を第一の位置と称する。下係合部412と上係合部212が係合していない状態における第二のロータ歯車21の位置を第二の位置と称する。
後述する扇形レバー60の傾斜カム63(図8参照)によって第二のロータ歯車21がロータ11側に移動し、第二のロータ歯車21の上係合部212と第一のロータ歯車41の下係合部412とが係合した状態(第二のロータ歯車21が第一の位置)にあるとき、第二のロータ歯車21と第一のロータ歯車41は一体的に回転する。すなわち、同期モータ10の動力が第二のロータ歯車21にも伝達される。
第二のロータ歯車21には、太陽歯車部材22が噛合している。太陽歯車部材22は、遊星歯車列を構成する一の歯車である。太陽歯車部材22は、相対的に大径の大径歯部221と相対的に小径の太陽歯車222とを有する。太陽歯車部材22の大径歯部221が第二のロータ歯車21と噛合しており、第二のロータ歯車21の回転に伴って太陽歯車部材22が回転する。また、太陽歯車部材22の上面には、被ロック突起223が形成されている。かかる被ロック突起223には、後述する扇形レバー60の入力側歯車ロック突起62が作用する。
同期モータ10の動力は第二のロータ歯車21を介して、遊星支持部材23に伝達される。本実施形態における遊星支持部材23には、遊星歯車列を構成する歯車である、三つの遊星歯車231および遊星支持歯車232が該当する。遊星支持歯車232の上端面から突出して周方向等間隔に設けられた三つの遊星歯車支持軸にはそれぞれ遊星歯車231が回転自在に支持されている。遊星歯車支持軸の上端には、抜け止めリング233が固定され、遊星歯車231の脱落が防止されている。遊星支持歯車232は、遊星歯車231が取り付けられた面とは反対側に歯車部2321を有する。遊星歯車231は、太陽歯車部材22の太陽歯車222と噛合している。詳細は後述するが、クラッチ手段が「継」状態にある場合、太陽歯車部材22の回転に伴って遊星歯車231は太陽歯車部材22の太陽歯車222の周りを公転する。かかる遊星歯車231の公転に伴って、遊星歯車231を支持している遊星支持歯車232が回転する。このようにして、太陽歯車部材22から遊星支持部材23へ動力が伝達される。
遊星支持歯車232(遊星支持部材23)には、複合歯車24が噛合している。複合歯車24は、相対的に小径の小径歯部241および相対的に大径の大径歯部242を有し、この大径歯部242が遊星支持歯車232の歯車部2321と噛合している。これにより、遊星支持歯車232の回転に伴って複合歯車24が回転する。
複合歯車24には、カム歯車25が噛合している。カム歯車25の歯車部251が、複合歯車24の小径歯部241に噛合している。これにより、複合歯車24の回転に伴ってカム歯車25が回転する。外周に歯車部251が形成された部分の上端面には、カム溝252が形成されている。かかるカム溝252には後述する扇形レバー60が係合している。扇形レバー60の構成ならびにその作用については後述する。
カム歯車25には、プーリ26が固定されている。カム歯車25と一体的にプーリ26が回転するものであれば、その固定方法は特に限定されない。これにより、カム歯車25の回転に伴ってプーリ26が回転する。また、プーリ26は、ケース外側に露出している。また、プーリ26の外周には、ワイヤ溝261が形成されている。
プーリ26には、ワイヤ27の一端が固定されている。ワイヤ27の脱落を確実に防止することができるものであれば、その固定方法は特に限定されない。プーリ26がワイヤ27を引き込む方向に回転すると、ワイヤ27はプーリ26のワイヤ溝261にはまり込むように巻き上げられる。ワイヤ27の他端側には、被駆動体90(例えば排水口を開閉する弁体)が固定されており、被駆動体90には、常に原位置(弁体が閉となる位置)に戻ろうとする方向、つまりワイヤ27を引き出す方向の負荷が作用している。ワイヤ27がプーリ26に巻き上げられることによって、被駆動体90が所定の動作を行う。つまり、ワイヤ27がプーリ26に巻き上げられることにより、同期モータ10の動力が第一の伝達列を介して被駆動体90まで伝達されることになる。なお、被駆動体90を正確に動作させるため、ワイヤ27は伸縮性のない材料で形成されている。
(クラッチ手段)
以下にクラッチ手段について図5、図10を用いて詳細に説明する。クラッチ手段は、第一の伝達列による動力の伝達(出力系統)を「継」状態もしくは「断」状態に切り替える役割を果たす。本実施形態におけるクラッチ手段の動作は、太陽歯車部材22(太陽歯車222)、内歯歯車部材31(内歯歯車312)、および、太陽歯車222および内歯歯車312と噛合する遊星歯車231を自転及び公転可能に支持する遊星支持部材23、を有する遊星歯車列に基づく差動歯車機構を利用したものである。尚、遊星歯車231の回転中心は太陽歯車部材22及び内歯歯車部材31の回転中心と平行となっている。
以下にクラッチ手段について図5、図10を用いて詳細に説明する。クラッチ手段は、第一の伝達列による動力の伝達(出力系統)を「継」状態もしくは「断」状態に切り替える役割を果たす。本実施形態におけるクラッチ手段の動作は、太陽歯車部材22(太陽歯車222)、内歯歯車部材31(内歯歯車312)、および、太陽歯車222および内歯歯車312と噛合する遊星歯車231を自転及び公転可能に支持する遊星支持部材23、を有する遊星歯車列に基づく差動歯車機構を利用したものである。尚、遊星歯車231の回転中心は太陽歯車部材22及び内歯歯車部材31の回転中心と平行となっている。
クラッチ手段である遊星歯車機構を構成する太陽歯車部材22、内歯歯車部材31、遊星支持部材23はそれぞれ、遊星歯車機構の外面に形成された歯車部である大径歯部221、外歯部311、歯車部2321を有する。
太陽歯車部材22、遊星支持部材23はそれぞれ、軸部224、軸部234を有する。同期モータ10のステータコア12にはステンレス製の金属シャフトである固定軸87が圧入固定されており、軸部224、軸部234は固定軸87に回転可能に支持される。内歯歯車部材31は、図5(b)に示すように、内歯歯車部材31の開口部314が太陽歯車部材22の軸部224の外周面に回転可能に支持されることにより、軸部224を介して固定軸87に支持される。
上記構成により、内歯歯車部材31の径方向のクリアランスは、固定軸87と軸部224内周面のクリアランスと、軸部224外周面と開口部314のクリアランスの合計となる。また、太陽歯車部材22と内歯歯車部材31はともに樹脂成型品であり、一般的に樹脂成型品は金属成型品よりも寸法精度が出しにくいことから、軸部224外周面と開口部314のクリアランスは、金属シャフトである固定軸87と軸部224内周面のクリアランスよりも大きい。そのため、本実施形態における内歯歯車部材31は、内歯歯車部材31が固定軸87に直接支持される場合に比べて傾きやすくなっている。
さらに、遊星歯車機構の軸方向のサイズを小さくするため、軸部224外周面と開口部314との対向部の軸方向の長さは、固定軸87と軸部224内周面との対向部の軸方向の長さ、及び固定軸87と軸部234内周面との対向部の軸方向の長さよりも短くされている。かかる構成によっても、内歯歯車部材31の傾きやすさが助長されている。
内歯歯車部材31は、太陽歯車部材22及び遊星支持部材23に軸方向に挟持され、内歯歯車312には、鉛直方向の上端から下端に向けて拡径されるテーパが形成されている
内歯歯車部材31の一つ目の上下動制止手段として、遊星支持部材23の軸部234とステータコア12の間には、固定軸87に貫通されたリング状の付勢部材であるバネ座金871が載置され、遊星支持部材23が軸方向に付勢されている。バネ座金871に軸方向に付勢されることにより、太陽歯車部材22及び遊星支持部材23に挟持される内歯歯車部材31の軸方向のクリアランスが詰められ、内歯歯車部材31の上下動が抑制される。さらに、バネ座金871が当接する遊星支持部材23は、内歯歯車部材31および太陽歯車部材22よりも回転数が低く、遊星歯車機構を構成する部材の中で最もトルクが大きい。それにより、バネ座金871の付勢力によるトルクロスが最小限に抑えられている。
また、太陽歯車部材22と内歯歯車部材31の軸方向のクリアランスと、遊星支持部材23と内歯歯車部材31の軸方向のクリアランスの合計は、太陽歯車部材22と遊星支持部材23の軸方向のクリアランスより大きい。つまり、太陽歯車部材22と遊星支持部材23が軸方向に接触した場合でも、太陽歯車部材22と内歯歯車部材31の間および遊星支持部材23と内歯歯車部材31の間のいずれかにクリアランスが存在する。さらに、太陽歯車部材22と内歯歯車部材31が軸方向に接触する部位および遊星支持部材23と内歯歯車部材31が軸方向に接触する部位は、太陽歯車部材22と遊星支持部材23が軸方向に接触する部位よりも径方向の外側にあり、トルクロスが大きくなる径方向外側での接触(摺動)が避けられている。かかる構成も、バネ座金871が遊星支持部材23を付勢することによるトルクロスを低減している。
さらに、図5(b)の丸印で示した、太陽歯車部材22と遊星支持部材23とが軸方向に接触する部位、太陽歯車部材22と上ケース81とが軸方向に接触する部位、遊星支持部材23の抜け止めリング233と内歯歯車部材31とが軸方向に接触する部位、内歯歯車部材31の開口部314と太陽歯車部材22とが軸方向に接触する部位には、固定軸87を中心としてリング状の突起が設けられており、かかるリング状の突起による摺動面積の限定も、バネ座金871が遊星支持部材23を付勢することによるトルクロスを低減している。
既に説明したように、太陽歯車部材22は、第二のロータ歯車21に噛合し、第二のロータ歯車21の回転に伴って回転する。太陽歯車部材22の太陽歯車222には、固定軸87を中心に周方向等間隔に配された三つの遊星歯車231が噛合している。遊星歯車231は、遊星支持歯車232上に支持されている。遊星支持歯車232は、遊星歯車231の公転に伴って回転する。
遊星歯車列を構成する内歯歯車である内歯歯車部材31は、外歯部311および内歯歯車312を有する。内歯歯車部材31の外歯部311は、太陽歯車部材22の大径歯部221の下側に位置し、後述する第二の伝達列を構成する一の歯車であるロック歯車47のロック歯部472と噛合している。つまり、ロック歯車47の回転が阻止されている場合、内歯歯車部材31の回転は阻止される。内歯歯車部材31の内歯歯車312は、三つの遊星歯車231と噛合している。
また、内歯歯車部材31の二つ目の上下動制止手段として、歯車47のロック歯部472と固定部474に粘性の高いグリスが塗布された制動手段が、内歯歯車部材31の被制動部である外歯部311と噛合し、外歯部311の回転に抵抗を与えている。また、ロック歯車47は遠心ブレーキであるブレーキ部473を有する。ブレーキ部473は、ロック歯車47の回転を妨げる方向に負荷を掛け、内歯歯車部材31が必要以上に高速で回転することを防止する。本実施形態では、かかるグリスの粘性抵抗により、ロック歯車47が低速回転の間も外歯部311の回転に抵抗が与えられる。ここで、ロック歯車47の回転に抵抗を与える手段は、遠心ブレーキや粘性の高いグリスに限られず、バネ座金などの付勢部材をロック歯車の軸方向端部に載置してロック歯車47を軸方向に付勢する方法や、ロック歯車47の固定部474をいわゆる割りブッシュなどの摺接体にする方法など、粘性抵抗や摩擦抵抗などによりロック歯車47の回転方向に対して制動力を生じる手段であれば良い。
かかる構成を備えるクラッチ手段において、遊星歯車231が公転し、遊星支持歯車232が回転するか否かは、内歯歯車部材31の回転が阻止されているか否かによって決まる。内歯歯車部材31の回転が阻止されている場合、太陽歯車部材22が回転すると、内歯歯車部材31の内歯歯車312が動くことはないから、かかる内歯歯車312に沿って太陽歯車部材22の太陽歯車222に噛合する遊星歯車231が公転し、遊星支持歯車232が回転する。一方、内歯歯車部材31の回転が阻止されていない場合、太陽歯車部材22が回転し、遊星歯車231が公転しようとしても、内歯歯車部材31が空回りするため、遊星支持歯車232が回転することはない。
つまり、内歯歯車部材31の回転が阻止されていれば、第一の伝達列が「継」状態となり、内歯歯車部材31の回転が阻止されていなければ、第一の伝達列が「断」状態となる。クラッチ手段によって第一の伝達列が「継」状態、すなわち出力系統が「継」状態にあれば、同期モータ10の動力は、第一の伝達列を介して被駆動体90まで伝達される。一方、クラッチ手段によって第一の伝達列が「断」状態、すなわち出力系統が「断」状態にあれば、同期モータ10の動力はクラッチ手段で切断(太陽歯車部材22と遊星支持部材23との間で切断)され、被駆動体90まで伝達されることはない。
(第二の伝達列)
以下に第二の伝達列について図6、図7、図9を用いて詳細に説明する。第二の伝達列は、同期モータ10の動力をクラッチ手段まで伝達するクラッチ作動系統を構成する。第二の伝達列は、第一のロータ歯車41と、第一のロータ歯車41に噛合する第一の歯車42と、第一の歯車42に噛合する第二の歯車44と、第二の歯車44が軸線方向下向きに移動すると押し下げられるロックレバー45と、押し下げられたロックレバー45によってロックされるロック歯車47と、を有する。
以下に第二の伝達列について図6、図7、図9を用いて詳細に説明する。第二の伝達列は、同期モータ10の動力をクラッチ手段まで伝達するクラッチ作動系統を構成する。第二の伝達列は、第一のロータ歯車41と、第一のロータ歯車41に噛合する第一の歯車42と、第一の歯車42に噛合する第二の歯車44と、第二の歯車44が軸線方向下向きに移動すると押し下げられるロックレバー45と、押し下げられたロックレバー45によってロックされるロック歯車47と、を有する。
第一のロータ歯車41は、同期モータ10のロータ11と一体的に形成された平歯車である。上述した第二のロータ歯車21の下(同期モータ10の本体側)に設けられている。
第一のロータ歯車41には、第一の歯車42が噛合している。駆動側歯部421とこの駆動側歯部421よりも相対的に小径の第一のはす歯部422とを有する。第一のはす歯部422は、上述したように「はす歯」に形成された部分である。第一の歯車42は、その駆動側歯部421が第一のロータ歯車41と噛合している。したがって、第一の歯車42は、第一のロータ歯車41の回転に伴って回転する。
第一の歯車42には、第二の歯車44が噛合している。第二の歯車44は、相対的に大径の第二のはす歯部441と、相対的に小径の従動側歯部442を有する。第二の歯車44は、第二の歯車支持軸86に回転自在かつ軸線方向に移動可能に支持されている。上述したように、第二のはす歯部441は「はす歯」に形成された部分である。従動側歯部442は、負荷付与手段50が有するウォーム部51と噛合するいわゆるウォームホイール部である。なお、従動側歯部442ははす歯であってもよいし、平歯車であってもよい。
第二の歯車44は、その第二のはす歯部441が、第一の歯車42の第一のはす歯部422と噛合している。したがって、第二の歯車44は、第一の歯車42の回転に伴って回転する。同期モータ10が正転したとき、第二の歯車44には、負荷付与手段50により、その回転方向と反対方向の負荷が掛かるため、軸線方向下向きのスラスト力が発生する。よって、第一の歯車42が回転すると、第二の歯車44は回転しつつ軸線方向下向きに移動する。
ロックレバー45は、平板状の部材であり、第二の歯車44の下に配されている。詳しくは、軸線方向に移動可能な状態で、第二の歯車44と同じ第二の歯車支持軸86に支持されている。ロックレバー45には、凹部452が形成されており、この凹部452が下ケース82の側壁の内側に軸線方向に沿って形成された図示されない凸部に係合されている。かかる凸部と凹部452の係合により、ロックレバー45は、回転が阻止されるとともに軸線方向に移動可能な状態で第二の歯車支持軸86に支持されている。ロックレバー45の一方の端部には、他の部分に比べて肉厚に形成されたロック部451が形成されている。ロックレバー45の下には、ロックレバー45を上向きに付勢する付勢部材46(コイルばね)が配されている。この付勢部材46により、通常時(同期モータ10が駆動していないとき)には、ロックレバー45はロック歯車47の被ロック部471より上に位置する。また、ロックレバー45の上には第二の歯車44が配されているため、第二の歯車44も軸線方向上向きに付勢された状態にある。付勢部材46の付勢力は、第一の歯車42の回転に伴って第二の歯車44が回転する際に、第二の歯車44に発生する軸線方向下向きのスラスト力より小さい。つまり、第二の歯車44が回転すると、付勢部材46の付勢力に抗して、第二の歯車44は軸線方向下向きに移動する。第二の歯車44が軸線方向下向きに移動すると、その下にあるロックレバー45も下向きに移動する。下向きに移動したロックレバー45のロック部451は、ロック歯車47の被ロック部471と略同じ高さに位置する。
ロック歯車47は、被ロック部471と、その被ロック部471が形成された平板上のロック歯部472とを有する。被ロック部471は、円形の平板から外向きに突出するように形成されている。ロックレバー45が下向きに移動すると、ロックレバー45のロック部451とロック歯車47の被ロック部471とが向かい合うように位置するため、ロック歯車47の回転が所定位置(ロック部451と被ロック部471とが当接する位置)で阻止される。一方、ロック歯部472は、クラッチ手段を構成する内歯歯車部材31の外歯部311と噛合している。したがって、ロック歯車47の回転が阻止されると、それに噛合する内歯歯車部材31の回転も阻止される。
第二の歯車44の軸線方向と直交する方向に延びるウォーム部51は、従動側歯部442(ウォームホイール部)と噛合している。ウォーム部51は一条であり、従動側歯部442とウォーム部51とは、増速歯車機構を構成する(従動側歯部442が一歯分回転するとウォーム部51が一回転する)。よって、第二の歯車44の回転は増速されてウォーム部51に伝達される。
ウォーム部51の先端に配置された負荷部52は遠心ブレーキである。ウォーム部51が回転すると、負荷部52の、径方向に移動可能で径方向内向きに付勢されたおもりが、遠心力によって付勢力に抗して径方向外向きに移動し、回転速度が一定以上になると軸受53のドラム531の内周面と接触するというものである。回転速度が大きくなるほどおもりにかかる遠心力が大きくなり、おもりとドラム531の摩擦による回転を停止させようとするブレーキ力も大きくなるという構成となっている。
(その他の構成)
図1、図8に示すように、複合歯車24の上には、扇形レバー60が配されている。扇形レバー60は、複合歯車24が回転自在に支持された軸と同じ軸に回転自在に支持されている。扇形レバー60の下面には、係合突起61が形成されている。かかる係合突起61は、カム歯車25の上面に形成されたカム溝252に係合している。また、同じく扇形レバー60には入力側歯車ロック突起62と、傾斜カム63が形成されている。かかる係合突起61、カム溝252、入力側歯車ロック突起62、および、傾斜カム63の詳細については省略するが、各部材の機能は次の通りである。カム歯車25がワイヤ27を巻き上げる方向へ回転すると、カム溝252に係合する係合突起61によって扇形レバー60が太陽歯車部材22側へ回動する。扇形レバー60が所定位置まで動く(ワイヤ27を所定位置まで巻き上げる)と、ワイヤ27の巻き込みを停止すべく、入力側歯車ロック突起62が太陽歯車部材22の被ロック突起223に作用し、太陽歯車部材22の回転を阻止する。これと同時に傾斜カム63によって軸線方向下向きに押さえつけられていた第二のロータ歯車21が解放され、コイルばね28によって軸線方向上向きに移動する(第二のロータ歯車21が第二の位置に位置する)(図4参照)。これにより、第二のロータ歯車21の上係合部212と、第一のロータ歯車41の下係合部412の係合が解かれる。つまり、同期モータ10の動力が第二のロータ歯車21に伝達されない状態となる。
図1、図8に示すように、複合歯車24の上には、扇形レバー60が配されている。扇形レバー60は、複合歯車24が回転自在に支持された軸と同じ軸に回転自在に支持されている。扇形レバー60の下面には、係合突起61が形成されている。かかる係合突起61は、カム歯車25の上面に形成されたカム溝252に係合している。また、同じく扇形レバー60には入力側歯車ロック突起62と、傾斜カム63が形成されている。かかる係合突起61、カム溝252、入力側歯車ロック突起62、および、傾斜カム63の詳細については省略するが、各部材の機能は次の通りである。カム歯車25がワイヤ27を巻き上げる方向へ回転すると、カム溝252に係合する係合突起61によって扇形レバー60が太陽歯車部材22側へ回動する。扇形レバー60が所定位置まで動く(ワイヤ27を所定位置まで巻き上げる)と、ワイヤ27の巻き込みを停止すべく、入力側歯車ロック突起62が太陽歯車部材22の被ロック突起223に作用し、太陽歯車部材22の回転を阻止する。これと同時に傾斜カム63によって軸線方向下向きに押さえつけられていた第二のロータ歯車21が解放され、コイルばね28によって軸線方向上向きに移動する(第二のロータ歯車21が第二の位置に位置する)(図4参照)。これにより、第二のロータ歯車21の上係合部212と、第一のロータ歯車41の下係合部412の係合が解かれる。つまり、同期モータ10の動力が第二のロータ歯車21に伝達されない状態となる。
(モータユニットの動作)
以上の構成を備える排水弁駆動装置1の通常動作について以下詳細に説明する。以下の説明では、原位置にある被駆動体90に対し同期モータ10の動力を伝達する1)動力伝達動作と、同期モータ10の動力の伝達を遮断し被駆動体90を原位置に戻す2)動力遮断動作に分けて説明する。
以上の構成を備える排水弁駆動装置1の通常動作について以下詳細に説明する。以下の説明では、原位置にある被駆動体90に対し同期モータ10の動力を伝達する1)動力伝達動作と、同期モータ10の動力の伝達を遮断し被駆動体90を原位置に戻す2)動力遮断動作に分けて説明する。
1)動力伝達動作
被駆動体90が原位置にある状態(ワイヤ27がプーリ26に巻き上げられていない状態、すなわち、同期モータ10の動力が被駆動体90に作用していない状態)から同期モータ10を一方に駆動させる(正転させる)と、第二のロータ歯車21および第一のロータ歯車41が回転する。このとき、同期モータ10が逆転した場合には、図示しない逆転防止機構が働き、即座に同期モータ10は正転する。同期モータ10が駆動すると、第一のロータ歯車41の回転により、その第一のロータ歯車41に噛合する駆動側歯部421を有する第一の歯車42が回転する。
被駆動体90が原位置にある状態(ワイヤ27がプーリ26に巻き上げられていない状態、すなわち、同期モータ10の動力が被駆動体90に作用していない状態)から同期モータ10を一方に駆動させる(正転させる)と、第二のロータ歯車21および第一のロータ歯車41が回転する。このとき、同期モータ10が逆転した場合には、図示しない逆転防止機構が働き、即座に同期モータ10は正転する。同期モータ10が駆動すると、第一のロータ歯車41の回転により、その第一のロータ歯車41に噛合する駆動側歯部421を有する第一の歯車42が回転する。
第一の歯車42が回転すると、第一の歯車42の第一のはす歯部422と噛合する第二のはす歯部441を有する第二の歯車44が回転する。この第二の歯車44は、その従動側歯部442(ウォームホイール部)に、負荷付与手段50のウォーム部51が噛合しており、第二の歯車44の回転によって負荷付与手段50の負荷部52も回転する。負荷部52が回転し、その速度が大きくなると、回転を停止させようとする方向に負荷(トルク)が生ずる。かかる負荷は、ウォーム部51から従動側歯部442を有する第二の歯車44およびそれに噛合する第一の歯車42に伝達される。このようにして、第一の歯車42および第二の歯車44は、その回転方向とは反対の負荷を受ける。
上述のように、第一の歯車42と第二の歯車44の間の動力の伝達は、「はす歯」の噛合によるものである。したがって、負荷付与手段50から回転方向とは反対の負荷を受けた第二の歯車44は、第一の歯車42の回転により、軸線方向下向きのスラスト力を受ける。つまり、第二の歯車44は、「はす歯」の噛合および回転方向とは反対の負荷により、回転しながら軸線方向下向きに移動する。
また、本実施形態では、第二の歯車44と負荷付与手段50の噛合も「はす歯」によるものであるため、第二の歯車44に対し大きな軸線方向下向きのスラスト力が発生する。つまり、負荷部52によって発生した負荷は、ウォーム部51と従動側歯部442の噛合によって第二の歯車44に伝達されるものであるため、当該負荷の伝達による軸線方向下向きのスラスト力も第二の歯車44に発生する。
第二の歯車44が軸線方向下向きに移動すると、その下に配されたロックレバー45が付勢部材46の付勢力に抗して軸線方向下向きに移動する。このようにしてロックレバー45が押し下げられると、ロックレバー45に設けられたロック部451は、ロック歯車47の被ロック部471と略同じ高さで、ロック歯車47の周方向で対向するように位置する。したがって、この状態になると、ロック歯車47の回転はロックレバー45のロック部451によって妨げられる。つまり、ロック歯車47の回転が阻止された状態となる。
ロック歯車47は、そのロック歯部472が、クラッチ手段の遊星歯車列を構成する内歯歯車部材31の外歯部311に噛合している。したがって、ロック歯車47の回転が阻止されると、内歯歯車部材31の回転も阻止される。これにより、クラッチ手段によって第一の伝達列による動力の伝達が「継」状態となり、同期モータ10の動力が第一の伝達列を介して被駆動体90まで伝達可能な状態となる。このように、第二の歯車44は、その軸線方向下向きに移動することで、クラッチ手段を介して、第一の伝達列による動力の伝達を「継」状態とする。
一方、同期モータ10の駆動によって第一のロータ歯車41とともに回転する第二のロータ歯車21は、遊星歯車列を構成する太陽歯車部材22の大径歯部221と噛合している。したがって、第二のロータ歯車21の回転に伴い、太陽歯車部材22が回転する。動力伝達動作においては、太陽歯車部材22がクラッチ手段の入力部となり、内歯歯車部材31及び遊星支持部材23が出力部となる。
太陽歯車部材22の太陽歯車222の外側には、遊星支持部材23を構成する三つの遊星歯車231が噛合している。固定軸87を中心に周方向に等間隔に並んだ遊星歯車231の外側には、内歯歯車部材31の内歯歯車312が噛合している。上述のように、内歯歯車部材31は、ロック歯車47によって回転が阻止された状態にある。したがって、太陽歯車部材22が回転すると、その太陽歯車222の周りを遊星歯車231が公転する。遊星歯車231が公転すると、遊星歯車231を支持する遊星支持歯車232が回転する。つまり、太陽歯車部材22の回転動力が、全て遊星支持部材23に伝達される。
なお、仮に、内歯歯車部材31の回転が阻止された状態にない場合に太陽歯車部材22が回転すると、遊星歯車231を介して内歯歯車部材31が空回りする。遊星支持歯車232以降の動力伝達列には、伝達列自体の負荷や、被駆動体90にかかる負荷が存在するため、太陽歯車部材22の回転動力が全て内歯歯車部材31側に伝達されてしまうからである。このように本実施形態では、遊星歯車列を利用した差動歯車機構により、クラッチ手段による第一の伝達列の「継」状態と「断」状態を切り替えている。
遊星支持歯車232の歯車部2321には、複合歯車24の大径歯部242が噛合している。したがって、遊星支持歯車232の回転に伴い、複合歯車24が回転する。
複合歯車24の小径歯部241には、カム歯車25の歯車部251が噛合している。したがって、複合歯車24の回転に伴い、カム歯車25が回転する。
カム歯車25が回転すると、カム歯車25の上端に固定されたプーリ26が回転する。プーリ26が回転すると、プーリ26に固定されたワイヤ27がワイヤ溝261に沿って巻き上げられる。ワイヤ27の先端には、被駆動体90が固定されているため、被駆動体90はワイヤ27に引き上げられるように動作する。例えば、被駆動体90が洗濯機の排水口を開閉する弁体である場合には、ワイヤ27によって弁体が引き上げられることで排水口が開放され、排水が開始される。
クラッチ手段である遊星歯車機構がバネ座金871で軸方向に付勢されることで、内歯歯車部材31の軸方向のクリアランスは最小化され、内歯歯車部材31の上下動が制限されている。また、内歯歯車部材31の被制動部である外歯部311と噛合するロック歯車47のロック歯部472、及び固定部474に塗布されたグリスの粘性抵抗により、遊星歯車231の公転方向への内歯歯車部材31の連れ回しが防止されており、さらに内歯歯車部材31の反公転方向への回転はロック歯車47によりロックされていることから、回転した内歯歯車部材31がテーパの反力で上下動することも制限されている。これら上下動制止手段により、ワイヤ27のたるみを巻き上げる際の低負荷時状況下においても、内歯歯車部材31が遊動状態で暴れることが防止され、ノイズの発生が抑えられている。
尚、本実施形態においては、ロック歯車47が被制動部の制動手段を兼ねており、内歯歯車部材31が備える被制動部である外歯部311にロック歯車47が直接噛合して外歯部311の回転に抵抗を与える構成となっているが、この構成は、遊星支持歯車232の備える被制動部である歯車部2321と直接又は他の歯車を介して噛合し、歯車部2321の回転に抵抗を与える制動手段を別途備える構成としても良い。例えば、複合歯車24を介して歯車部2321と噛合するカム歯車25や、カム歯車25と噛合する他の歯車部材に、上述のグリスによる粘性抵抗、バネ座金や遠心ブレーキによる摩擦抵抗を与えることにより歯車部2321の回転に抵抗を与える構成などが考えられる。
歯車部2321の回転に抵抗を与える構成とする場合、内歯歯車部材31にはワイヤ27が緊張状態にあるときの負荷が与えられる。よって、内歯歯車部材31は遊星歯車231の反公転方向へのトルクにより固定され、遊動状態で上下動することが防止される。しかし、かかる構成の場合、制動手段の抵抗が排水弁駆動装置1の出力(被駆動体90の牽引力)を低下させるおそれがある。一方、外歯部311の回転に抵抗を与える本実施形態の構成の場合は排水弁駆動装置1の出力への影響はない。よって、外歯部311の回転に抵抗を与えることで十分なノイズ低減効果が得られる場合は、本実施形態における構成とすることが望ましい。
このように、同期モータ10の回転動力は、第一の伝達列を介して被駆動体90に伝達される。第一の伝達列はクラッチ手段によって「継」状態とされるが、そのクラッチ手段を「継」状態とする動力にも同期モータ10の回転動力の一部が利用される。
なお、プーリ26によるワイヤ27の巻き上げは次のように停止する。カム歯車25が所定位置まで回転すると(ワイヤ27が所定量巻き上げられると)、カム溝252に係合する係合突起61を有する扇形レバー60が太陽歯車部材22側に回動する。このように扇形レバー60が回動すると、扇形レバー60が有する入力側歯車ロック突起62が、太陽歯車部材22の被ロック突起223に周方向から当接する。これにより、太陽歯車部材22の回転が阻止された状態となる。また、扇形レバー60の傾斜カム63によって軸線方向下向きに押さえつけられていた第二のロータ歯車21が解放され、コイルばねによって軸線方向上向きに移動する(第二のロータ歯車21が第二の位置に位置する)。これにより、第二のロータ歯車21の上係合部212と、第一のロータ歯車41の下係合部412の係合が解かれ、同期モータ10の動力が第二のロータ歯車21に伝達されない状態となる。太陽歯車部材22の回転が停止すると、第一の伝達列を構成する各部材の動作も停止する。すなわち、プーリ26によるワイヤ27の巻き上げが停止し、当該巻き上げ位置でプーリ26が保持された状態(被駆動体90が洗濯機の排水口を開閉する弁体である場合には、排水口の開放が維持される状態)となる。このように、排水口の開放が維持された状態では、同期モータ10は駆動し続けているが、その動力は第二のロータ歯車21(第一の伝達列)に伝わらない状態である。したがって、同期モータ10にかかる負荷が小さく、消費電力を低減できる。
このようにして、被駆動体90に対し同期モータ10の動力を伝達する動力伝達動作が完了する。
2)動力遮断動作
上記動力伝達動作が完了した状態から被駆動体90を原位置に戻す場合、同期モータ10の駆動を停止(同期モータ10への通電を停止)する。そうすると、第一のロータ歯車41、第一の歯車42の回転が停止するため、第二の歯車44の回転も停止する。第二の歯車44の回転が停止すると、「はす歯」の噛合および負荷付与手段50が与える負荷によって生じていた、第二の歯車44に対する軸線方向下向きのスラスト力が消滅する。第二の歯車44は、その下に配されたロックレバー45とともに付勢部材46によって軸線方向上向きに付勢されているから、当該スラスト力が消滅すると第二の歯車44は回転しながら軸線方向上向きに移動し、原位置に戻る。当然ロックレバー45も当該方向に移動し、原位置に戻る。なお、付勢部材46による第二の歯車44を原位置に戻そうとする力は小さいから、第二の歯車44および負荷部52の回転速度は低く、負荷部52のおもりはドラム531に接触しない。そのため、負荷付与手段50によって第二の歯車44に作用する負荷の大きさは大きくならず、第二の歯車44がスムーズに原位置に戻る。
上記動力伝達動作が完了した状態から被駆動体90を原位置に戻す場合、同期モータ10の駆動を停止(同期モータ10への通電を停止)する。そうすると、第一のロータ歯車41、第一の歯車42の回転が停止するため、第二の歯車44の回転も停止する。第二の歯車44の回転が停止すると、「はす歯」の噛合および負荷付与手段50が与える負荷によって生じていた、第二の歯車44に対する軸線方向下向きのスラスト力が消滅する。第二の歯車44は、その下に配されたロックレバー45とともに付勢部材46によって軸線方向上向きに付勢されているから、当該スラスト力が消滅すると第二の歯車44は回転しながら軸線方向上向きに移動し、原位置に戻る。当然ロックレバー45も当該方向に移動し、原位置に戻る。なお、付勢部材46による第二の歯車44を原位置に戻そうとする力は小さいから、第二の歯車44および負荷部52の回転速度は低く、負荷部52のおもりはドラム531に接触しない。そのため、負荷付与手段50によって第二の歯車44に作用する負荷の大きさは大きくならず、第二の歯車44がスムーズに原位置に戻る。
ロックレバー45が付勢部材46によって上向きに移動すると、ロックレバー45のロック部451の高さ方向位置は、ロック歯車47の被ロック部471の高さ方向位置より高くなる。具体的には、ロック部451と被ロック部471とは周方向で重ならないように位置する。したがって、ロック歯車47の回転が阻止された状態は解消され、ロック歯車47は自在に回転することができる状態となる。つまり、クラッチ手段(遊星歯車列)の内歯歯車部材31が自在に回転することができる状態、すなわちクラッチ手段が「断」状態となる。このように、第二の歯車44は、その軸線方向上向きに移動することで、クラッチ手段を介して、第一の伝達列による動力の伝達を「断」状態とする。
被駆動体90は、自身に作用する外部負荷により、常に原位置に戻ろうとしている。例えば、被駆動体90が洗濯機の排水口を開閉する弁体であって、排水弁駆動装置1の駆動により排水口を開放する方向に弁体を動作させる場合には、弁体は常に排水口を閉鎖する方向に付勢されている。したがって、内歯歯車部材31が自在に回転することができるクラッチ手段が「断」状態となると、被駆動体90にかかる負荷は、第一の伝達列を逆行するようにして遊星支持部材23(遊星支持歯車232)まで伝達される。つまり、動力遮断動作においては、遊星支持部材23がクラッチ手段である遊星歯車機構の入力部となり、内歯歯車部材31及び太陽歯車部材22が出力部となる。このようにして伝達された被駆動体90にかかる負荷に基づくエネルギは、クラッチ手段が「断」状態となっているため、内歯歯車部材31の空転によって出力(消費)される。これにより、被駆動体90は原位置に戻る。
さらに、カム歯車25が原位置に戻ると、カム溝252に係合する係合突起61を有する扇形レバー60がカム歯車25に近づく方向に回動する。このように扇形レバー60が回動すると、扇形レバー60が有する入力側歯車ロック突起62が、太陽歯車部材22の被ロック突起223から離れる。これにより、太陽歯車部材22の回転が許容された状態となる。また、コイルばねで軸線方向上向きに付勢されていた第二のロータ歯車21は、傾斜カム63に押さえつけられ、軸線方向下向きに移動する(第二のロータ歯車21が第一の位置に位置する)。これにより、第二のロータ歯車21の上係合部212と、第一のロータ歯車41の下係合部412が係合し、同期モータ10の動力が第二のロータ歯車21にも伝達される状態となる。
この際、ロック歯車47のブレーキ部473は、被駆動体90が原位置に戻ろうとする動作にブレーキをかけ、第一の伝達列にかかる衝撃をやわらげる。そのため、第一の伝達列を構成する動力伝達部材の破損を防ぐことができる。また、被駆動体90が原位置に戻る際、度当たりに衝突する衝撃音(被駆動体90が、洗濯機の排水口を開閉する弁体である場合には、かかる弁体が排水口の周囲に衝突する衝撃音)を低減することができる。さらに、本実施形態では、ロック歯車47の固定部474には粘性の高いグリスが塗布されているため、遊星支持部材23の回転速度をさらに低減し、クラッチ手段である遊星歯車機構内に塗布されたグリスが飛散することが防止されている。
このように、同期モータ10を停止すれば、付勢部材46の作用によって遊星歯車列を構成する内歯歯車部材31のロックが解除され、クラッチ手段が第一の伝達列を「断」状態とする。これにより、被駆動体90は原位置に戻る。尚、慣性により、被駆動体90が原位置に戻った後も一定時間ワイヤ27は引き出され、ワイヤ27にたるみが生じる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
1 排水弁駆動装置
10 同期モータ
21 第二のロータ歯車
41 第一のロータ歯車
22 入力側歯車
23 出力側歯車
231 遊星歯車
24 複合歯車
25 カム歯車
42 第一の歯車
44 第二の歯車
45 ロックレバー
47 ロック歯車
50 負荷付与手段
60 扇形レバー
80 ケース
871 バネ座金
10 同期モータ
21 第二のロータ歯車
41 第一のロータ歯車
22 入力側歯車
23 出力側歯車
231 遊星歯車
24 複合歯車
25 カム歯車
42 第一の歯車
44 第二の歯車
45 ロックレバー
47 ロック歯車
50 負荷付与手段
60 扇形レバー
80 ケース
871 バネ座金
Claims (10)
- 太陽歯車を有する太陽歯車部材と、内歯歯車を有する内歯歯車部材と、該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、該遊星歯車を自転及び公転可能に支持する遊星支持部材と、を有し、
前記太陽歯車部材、前記内歯歯車部材、及び前記遊星支持部材のうち一つの部材が入力部となると、他二つの部材は出力部となり、
前記太陽歯車部材、前記内歯歯車部材、及び前記遊星支持部材は固定軸に回転可能に支持され、
前記内歯歯車部材は、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材により軸方向に挟持され、
前記内歯歯車には、鉛直方向の上端から下端に向けて拡径されるテーパが形成されている遊星歯車機構と、
前記内歯歯車部材の軸方向への移動を前記遊星歯車機構の外部から規制する手段である上下動制止手段と、を備えることを特徴とする排水弁駆動装置。 - 前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材は前記固定軸に直接支持される軸部を有し、
前記内歯歯車部材は、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材の少なくとも一方の前記軸部に回転可能に支持されることにより、前記軸部を介して前記固定軸に支持されることを特徴とする請求項1に記載の排水弁駆動装置。 - 前記内歯歯車部材を回転可能に支持する、前記太陽歯車部材及び前記遊星支持部材の少なくとも一方の前記軸部の外周面と、前記内歯歯車部材との接触部の軸方向長さは、
前記太陽歯車部材の前記軸部の内周面と前記固定軸との接触部の軸方向長さ及び前記遊星支持部材の前記軸部の内周面と前記固定軸との接触部の軸方向長さよりも短いことを特徴とする請求項2に記載の排水弁駆動装置。 - 前記上下動制止手段は、前記遊星歯車機構を軸方向に付勢する付勢部材であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の排水弁駆動装置。
- 前記付勢部材は板バネ又はバネ座金であり、
前記板バネ又はバネ座金は、周方向の両方に回転する前記遊星歯車機構の軸方向端部と当接することにより、前記遊星歯車機構を軸方向に付勢することを特徴とする請求項4に記載の排水弁駆動装置。 - 前記遊星支持部材は、前記太陽歯車部材及び前記内歯歯車部材よりも高いトルクを生じ、
前記付勢部材は前記遊星歯車機構の軸方向端部と当接することにより、前記遊星歯車機構を軸方向に付勢することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の排水弁駆動装置。 - 前記太陽歯車部材と前記内歯歯車部材が軸方向に接触する部位、及び前記遊星支持部材と前記内歯歯車部材が軸方向に接触する部位は、前記太陽歯車部材と前記遊星支持部材が軸方向に接触する部位よりも径方向外側にあることを特徴とする請求項6に記載の排水弁駆動装置。
- 前記上下動制止手段は、前記出力部の少なくとも一方の、前記遊星歯車機構の外面に形成された歯車部である被制動部の回転に抵抗を与える制動手段であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の排水弁駆動装置。
- 前記制動手段は、前記被制動部に直接又は他の歯車を介して噛合する歯車部材であって、該歯車部材の回転には、粘性体による粘性抵抗又は付勢部材による摩擦抵抗が与えられることを特徴とする請求項8に記載の排水弁駆動装置。
- 前記制動手段は、前記遊星支持部材の前記被制動部に直接又は他の歯車を介して噛合する歯車部材であって、該歯車部材の回転には遠心ブレーキによる摩擦抵抗が与えられることを特徴とする請求項8に記載の排水弁駆動装置。
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