JP3993749B2 - ギアードモータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、洗濯機の排水弁や換気扇のシャッター等を駆動する駆動機構として利用されるギアードモータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より洗濯機の排水弁や換気扇のシャッター等の駆動源となるギアードモータは、モータ駆動によって負荷部材(ワイヤーやレバー等)を巻き上げ、その巻き上げ位置で所定時間負荷部材を保持し、かつこの保持状態から負荷部材を元の位置まで戻すことが可能なように構成されている。このようなギアードモータは、駆動源となるモータのロータと負荷部材が連結された出力軸との間にクラッチを備えている。そして、このクラッチを連結した状態で上述した巻き上げ及び保持を行い、クラッチを切断することにより負荷部材の負荷力によって負荷部材が元の位置まで戻るようになっている。
【0003】
なお、上述したギアードモータの中には、モータと出力軸との間に配置されるクラッチ手段の継断を、2部材からなるクラッチ部材の爪の係合/離脱で行うようなタイプがある。すなわち、両クラッチ部材の各対向面には、それぞれ複数もしくは1つの爪が設けられている。そして、両クラッチ部材は、これらの爪同士がぶつからないように接近し、その後一方のクラッチ部材が周方向に回転することにより両クラッチ部材の爪同士が噛み合いながら一体的に回転するように構成される。また、一方のクラッチ部材が他方のクラッチ部材から軸方向に離れることにより、両クラッチ部材の爪同士の噛み合いが外れるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなタイプのクラッチ部材を用いる場合、図8(A)に示すように、両クラッチ部材の爪11d,21d同士が噛み合う際に、全ての爪11d,21dの対応する先端部分同士が同時に当接してしまうことがある。すなわち、両クラッチ部材11,21が接近する際に、各対応位置にある爪11dと爪21dとがスムーズに噛み合わずその先端同士がぶつかって、両クラッチ部材11,21のそれ以上の接近を阻止してしまうことがある。構成上、両クラッチ部材11,21は、爪11d,21d同士が噛み合う位置まで一方が他方へ接近しようとするようになっている。そのため、全爪11d,21dの各先端同士が当接した状態でロックされてしまう。
【0005】
また、図8(B)に示すように、爪11d,21dの先端同士がぶつかった状態で両クラッチ部材11,21がさらに接近する方向に力が加えられるため、各爪11dと対応する爪21dのうちのいずれかが正規の噛み合い位置Pからずれた位置P1にはまってしまう危険性がある。より具体的には、ある爪11dが、回転方向手前である正規の噛み合い位置Pではなく回転方向後方の位置P1にはまってしまう危険性がある。これによって、両クラッチ部材11,21との噛み合いが不自然な状態となってしまい、クラッチとして機能しなくなる。
【0006】
すなわち、上述したような爪の先端同士の当接によるロックや誤位置へのはまり込みが生じると、クラッチ手段の継断動作が正常に行われなくなってしまうという問題が生じる。
【0007】
本発明は、モータと出力軸との間に配置されるクラッチ手段の継断を、2部材からなるクラッチ部材の爪の係合/離脱で行う場合において、爪の先端部分同士の当接や誤位置へのはまり込みによる両クラッチ部材のロック等を防止し、クラッチ手段の継断動作を確実に行うことが可能なギアードモータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のギアードモータは、ロータに連結されて負荷に抗して回転駆動される出力軸と、この出力軸と上記ロータとの連結を継断するクラッチ手段と、このクラッチ手段の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段とを有し、上記クラッチ手段は、上記ロータ側に配置された第1のクラッチ部材と上記出力軸側に配置された第2のクラッチ部材とを備え、両クラッチ部材の対向面にはそれぞれ当該クラッチ部材が接近することにより噛み合って当該クラッチ手段を継状態とする爪がそれぞれ設けられ、これらの爪同士を噛み合わせる際に当該爪同士の頂点同士が接触して両クラッチ部材がロックしてしまうのを防止するための、上記第1のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第1の位置決め手段と、上記第2のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第2の位置決め手段とを有し、上記第1の位置決め手段を上記ロータに対向配置されるステータと当該ロータとの間のディテントトルクを利用して形成すると共に、第2の位置決め手段は、クラッチ切り換え手段に形成された一方の係合部と、この一方の係合部に係合して第2のクラッチ部材を所定位置に位置決めさせる当該第2のクラッチ部材に形成された他方の係合部と、クラッチ手段が継状態の時、第2のクラッチ部材の回転力を出力軸に伝達しこの出力軸を所定の方向へ回転させる輪列と、を有し、クラッチ手段が継状態から断状態に切り換えられるとき、一方の係合部と他方の係合部とによって、第2のクラッチ部材を位置決めすることにより、クラッチ手段が断状態から継状態へ切り換えられる際、負荷によって所定の方向と反対方向へ出力軸が回転させられることにより他方の係合部が一方の係合部に付勢状態で当接し、これによって位置決めを行い、両クラッチ部材がロックされずにクラッチ手段を断状態から継状態とすることを特徴としている。
【0009】
上述の発明によれば、クラッチ手段を継断する爪の頂点同士の接触による両クラッチ部材のロックを防止するために、第1のクラッチ部材側の爪をディテントトルクを利用して位置決めし、第2のクラッチ部材側の爪をクラッチ切り換え手段を利用して位置決めしている。そのため、爪の先端部分の当接による両クラッチ部材のロックが生じず、クラッチ手段の継断を確実に行うことができる。また、第2の位置決め手段をクラッチ切り換え手段に設けた一方の係合部と第2のクラッチ部材に形成された他方の係合部とで構成することにより、クラッチ手段の継断を確実に行え、かつ部品点数が少なくなり組立が容易となると共に、装置全体がコンパクトとなる。
【0012】
また、他の発明は、上述のギアードモータにおいて、クラッチ切り換え手段は、負荷によって所定の方向と反対方向へ出力軸が回転する際に輪列に連動して動作し、クラッチ手段を断状態から継状態へ切り換えることを特徴としている。このように、ロータ側からの回転力を出力軸側へ伝達するための輪列の回転動作を利用して、クラッチ手段が断から継への切り換わり動作を行う構成となっているため、ソレノイド等によりクラッチを動作させる構成となっている場合に比べて、制御回路が不要となり、かつスペース的にもコンパクト化を図ることができる。
【0013】
また、他の発明は、上述のギアードモータにおいて、両クラッチ部材の爪同士が噛合した後に、クラッチ切り換え手段及び第2のクラッチ部材にそれぞれ形成された係合部同士の係合が外れるように構成されている。そのため、爪同士の噛合後は、爪同士の噛み合いのみによって両クラッチ部材の動作がなされることとなる。
【0014】
また、他の発明のギアードモータは、ロータに連結されて回転駆動される出力軸と、この出力軸とロータとの連結を継断するクラッチ手段と、このクラッチ手段の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段とを有し、クラッチ手段は、ロータに連動回転する第1のクラッチ部材と、クラッチ手段が継状態となると、第1のクラッチ部材に係合して従動回転し出力軸側にその回転を伝達する第2のクラッチ部材とを備え、両クラッチ部材の対向面には当該両クラッチ部材がクラッチ切り換え手段の継動作により接近係合し当該クラッチ手段を継状態とする爪がそれぞれ複数設けられ、この継状態の時に複数の爪同士が少なくとも2箇所同時に係合するように構成され、かつ両クラッチ部材のいずれか一方の複数の爪のうちのいずれか1つの爪の丈のみを他の爪の丈より近接方向に長く形成し、上記近接係合時において長い丈の爪をガイドにして他の爪がそれぞれ正規の係合位置に導かれることにより少なくとも2箇所同時に係合すると共に、第1のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第1の位置決め手段と、第2のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第2の位置決め手段とを有し、第1の位置決め手段をロータに対向配置されるステータと当該ロータとの間のディテントトルクを利用して形成すると共に、第2の位置決め手段は、クラッチ切り換え手段に形成された一方の係合部と、この一方の係合部に係合して第2のクラッチ部材を所定位置に位置決めさせる当該第2のクラッチ部材に形成された他方の係合部と、クラッチ手段が継状態の時、第2のクラッチ部材の回転力を出力軸に伝達しこの出力軸を所定の方向へ回転させる輪列と、を有し、クラッチ手段が継状態から断状態に切り換えられるとき、一方の係合部と他方の係合部とによって、第2のクラッチ部材を位置決めすることにより、クラッチ手段が断状態から継状態へ切り換えられる際、負荷によって所定の方向と反対方向へ出力軸が回転させられることにより他方の係合部が一方の係合部に付勢状態で当接し、これによって位置決めを行い、両クラッチ部材がロックされずにクラッチ手段を断状態から継状態とすることを特徴としている。
【0015】
上述の発明によれば、クラッチ手段を継断する爪の噛み合い時の誤位置へのはまり込みを防止するために、両クラッチ部材のいずれか一方に最初に他方の爪と噛み合う丈の長い爪を1つだけ設け、この長い爪の噛み合いをガイドとして他の丈の短い爪がそれぞれ正規の噛み合い位置に導かれるようにしている。このため、両クラッチ部材がロックして動作不能に陥ることが一切なく、クラッチ手段が正常に機能することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のギアードモータの実施の形態を、図1から図7に基づき説明する。
【0017】
図1は、本実施の形態のギアードモータの内部機構を説明するための図で、特に駆動輪列及びクラッチ操作機構を構成する各部材同士の関係を詳細に示すための展開断面図である。図2は、本発明の主要部分となる第1のクラッチ手段の噛み合い状態及び噛み合いの外れ状態を説明するための部分拡大図である。図3は、本発明の主要部分となる第1のクラッチ手段の噛み合い時及び非噛み合い時における爪の状態を説明するための部分拡大図である。図4は、第1のクラッチ手段と第2のクラッチ手段の各爪の正規の噛み合い位置を説明するための図で、第1のクラッチ手段を平面的に示した平面図である。図5は、バックヨークリング及びその周辺部を説明するための部分拡大断面図である。図6は、図5を上面から見た平面図である。図7は、レバーを覆うためのカバー及び駆動機構部を覆うためのケース上蓋を取り外して示した平面図である。
【0018】
本発明の第1の実施の形態のギアードモータは、図1に示すように、駆動源となるACモータ1と、ACモータ1のロータ11に駆動輪列2を介して連結されて回転駆動される出力軸3と、出力軸3とロータ11との連結を継断する第1のクラッチ手段4と、ロータ11と出力軸3との間に配置される減速輪列に連動して動作し第1のクラッチ手段4の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段となるクラッチレバー41とを有している。また、本実施の形態のギアードモータは、出力軸3とロータ11との連結を継断する第2のクラッチ手段となる遊星歯車機構22と、第2のクラッチ手段を継断操作するクラッチ操作機構5を備えている。そして、これらの各機構は、ケース本体12a及びケース上蓋12bからなるケース体12内に収納されている。
【0019】
図2(A)及び(B)に示すように、第1のクラッチ手段4は、第1のクラッチ部材となるロータ11及びこのロータ11の上面に形成された複数(この実施の形態では4つ)の爪11dと、出力軸3側に配置される第2のクラッチ部材となるクラッチピニオン21及びこのクラッチピニオン21の下面に形成された複数(この実施の形態では4つ)の爪21dから構成される。
【0020】
図1及び図2(A)に示すように、第1のクラッチ手段4は、クラッチレバー41に形成されたカム41aの山の部分によってクラッチピニオン21が押し下げられるように構成されている。このように押し下げられると、クラッチピニオン21がロータ11に接近し各爪21dと各爪11dとが噛み合って継(繋がっているの意味=オン)となる。
【0021】
一方、図2(B)に示すように、第1のクラッチ手段4は、クラッチレバー41のカム41aの山から谷への切り換わりに応じてクラッチピニオン21が圧縮コイルバネ18の付勢力によって上方へ移動してロータ11から離れることにより、各爪21dと各爪11dとの噛み合いが外れて断(切れているの意味=オフ)となる。
【0022】
なお、図2(A)における下方に配置されたロータ11は、その周囲を取り囲まれたステータ部14との間に発生するディテントトルクによって噛み合い動作直前に回転方向において位置決めされる。すなわち、ロータ11は、ロータマグネット11bの着磁位置によって当該ロータ11の停止時の回転方向における位置決めがなされる。このように、通電が断たれた際のロータ11とステータ部14間に発生するディテントトルクが、第1のクラッチ部材となるロータ11の噛み合い時の位置決めを行う第1の位置決め手段となっている。
【0023】
一方、クラッチピニオン21は、図2(A)の上方に上昇しロータ11との噛み合いが外れる際に、クラッチレバー41に設けられた一方の係合部(図示省略)がクラッチピニオン21の上面に形成された他方の係合部(図示省略)に当接し、これによってクラッチピニオン21の回転が阻止されることによって回転方向において位置決めされる。すなわち、第2のクラッチ部材となるクラッチピニオン21は、後述するように駆動輪列2の各部材の回転を受けて慣性力で回転しようとするが、この回転をクラッチレバー41に設けられた係合部によって阻止される。言い換えると、所定の回転方向に付勢された状態でクラッチピニオン21の係合部がクラッチレバー41の係合部に当接することとなる。
【0024】
この位置決めは、通電が断たれた後のクラッチピニオン21とロータ11との噛み合い時まで継続される。そして、クラッチピニオン21とロータ11とが噛み合うと、クラッチレバー41の係合部とクラッチピニオン21の係合部との係合が外れて位置決めは解消される。このように、クラッチ切り換え手段となっているクラッチレバー41に設けられた係合部と第2のクラッチ部材となっているクラッチピニオン21に設けられた係合部とが、クラッチピニオン21の噛み合い時の位置決めを行う第2の位置決め手段となっている。
【0025】
上述したように、クラッチピニオン21及びロータ11は、噛み合い時において位置決めされている。この位置決めは、両者11,21が噛み合う際に、各爪11d,21d同士の先端が接触せず、正しい噛み合い位置に各爪11d,21dが噛合し合うためのものとなっている。しかしながら、部品の公差や組み立て公差等の種々の理由により、どうしても各爪11d,21dの先端(頂点)が接触してしまう構成となってしまう場合も生じる。しかし、本実施の形態は、以下に説明する構成となっているため、そのような場合でも各爪11d,21dの先端部分が接触してクラッチピニオン21とロータ11とがロックしてしまったり、あるいは正規の噛み合い位置からずれた状態で爪同士がはまり合ってしまうということが防止される。
【0026】
第1のクラッチ部材となるロータ11のクラッチピニオン21と対向する面、すなわち上面には、上述したようにクラッチピニオン21の各爪21dと噛合可能な爪11dが4本形成されている。そして、これら4本の爪11dのうちの1本の爪11d1は、唯一、他の爪11d2より向かい合う爪21dと近接する方向に若干丈の長いもので構成されている(図3(A)中の符号h参照)。この丈の長い爪11d1は、先端部分(頂点)が他の丈の短い爪11d2の先端部分(頂点)に比べて鋭利に尖っているが、若干Rが形成され丸みを有している。
【0027】
この丸みは、クラッチピニオン21がクラッチレバー41のカム41aの押し下げによりクラッチピニオン21がロータ11に近接係合する継動作時に、クラッチピニオン21の爪21dの先端部分が当該爪11d1の先端部分に当接した場合、クラッチピニオン21の爪21dが図2における下方(ロータ11側)へ逃げられるようにするためのものである。
【0028】
一方、丈の短い爪11d2は、それぞれ先端部分が平面で形成されており、爪形状全体が台形形状となっている。なお、この丈の短い爪11d2の先端の角の部分にも、Rが形成されており、若干丸みがつけられている。この構成は、クラッチピニオン21の爪21dの先端部分が当該爪11d2に当接した場合に、クラッチピニオン21の爪21dが図2における下方(ロータ11側)へ逃げ易くし、正しい噛み合い位置に爪21dを導くためのものである。
【0029】
なお、図4に示すように、ここでいう正しい(正規の)噛み合い位置とは、ロータ11の回転方向においてロータ11の各爪11dがクラッチピニオン21の爪21dの手前側に入り込む位置を言う。このような噛み合い位置に入り込むことにより、ロータ11の各爪11dがクラッチピニオン21の爪21dを押しながら回転し、ロータ11の回転をクラッチピニオン21に伝達する。
【0030】
なお、丈の長い爪11d1は、クラッチピニオン21が押し下げられてロータ11に近接係合する継動作時に、各爪11d,21dの先端部分(頂点)同士が接触した状態でさらに押し下げ方向への力をクラッチレバー41からクラッチピニオン21が受け、クラッチピニオン21の爪21dがロータ11の爪11dに噛み合う際に正規の位置ではなく、ずれた位置に入り込むことを防止するためのものとなっている。
【0031】
すなわち、このように各爪11d,21dの先端部分同士が当接しそうな状態で接近してきた場合、本実施の形態のギアードモータでは、以下のような現象が生じる。
【0032】
図3(A)に示すように、ロータ11側の4本の各爪11dがクラッチピニオン21側の4本の各爪21dとそれぞれ噛合する際、まず最初に丈の長い爪11d1がクラッチピニオン21側のいずれかの爪21dの先端部分に当接する。丈の長い爪11d1の先端部分は、上述したように、やや丸みのある鋭利な先端部となっているため、この部分と接触したクラッチピニオン21側の爪21dは滑ってさらに下方へ移動する。なお、この実施の形態では、より接触時に滑りやすくするために爪11d1の先端部に丸みを付けたが、この丸みはなくても良い。
【0033】
このように、本実施の形態では、他の爪11d2と各爪21dとの接触に先行して、丈の長い爪11d1のみが最初にクラッチピニオン21側の爪21dの1本に接触する構成となっている。そして、この接触がガイドとなり、他の爪21dが丈の低い爪11d2にそれぞれ正規の位置で噛み合うように構成されている。
【0034】
すなわち、最初の接触からさらにクラッチピニオン21が下方へ押し下げられると、図3(B)に示すような状態となる。この結果、クラッチピニオン21の他の爪21dが、下降してきてロータ11側の丈の短い爪11d2にそれぞれ当接する。このとき、上述したように丈の長い爪11d1とクラッチピニオン21のいずれかの爪21dとの最初の接触がガイドとなっているため、その他の爪の噛合は正規の位置に導かれる。なお、丈の短い爪11d2の先端部分は、上述したように台形形状でかつ角にやや丸みが付けられているため、この丸みのある角部分と接触したクラッチピニオン21側の爪21dは滑ってさらに下方の、上述した正しい噛み合い位置へよりスムーズに移動する。これにより、爪21dは、それぞれロータ11側の丈の短い爪11d2とそれぞれ正規の噛合をする。すなわち、長い丈の爪11d1のクラッチピニオン21側のいずれかの爪21dとの噛合がガイドとなって、他の丈の短い爪11d2とクラッチピニオン21側の他の各爪21dとの噛合が始まるようになっている。
【0035】
なお、本実施の形態では、ロータ11側の爪11d及びクラッチピニオン21側の爪21d共に4本ずつとし、ロータ11側に丈の長い爪11d1を備えたが、爪11d,21dの本数は、特に4本に限定されるものではなく、4本より少なくてもまた多くても良い。また、ロータ11側とクラッチピニオン21側とで爪の本数が異なるように構成しても良い。さらに、丈の長い爪をロータ11側ではなくクラッチピニオン21側に設けるようにしても良い。
【0036】
このギアードモータは、上述した第1のクラッチ手段4を継とすることによりACモータ1の駆動力を出力軸3側へ伝達し、出力軸3の先端に圧入固定されたスライダピニオン7を回動させ、所定の負荷が課されたレバー8を引っぱるようになっている。そして、第1のクラッチ手段4を断とすることによりロータ11と出力軸3との間の連結を断ち、かつロータ11に対してフリーとなったクラッチピニオン21をクラッチレバー41でロックすることにより、駆動輪列2の各部が逆方向(レバー8を引き上げるのと反対方向の意味)へ回転するのを阻止し、レバー8を所定位置まで引き上げた後の位置でレバー8を保持するようになっている。なお、この状態は、すべてACモータ1への通電を維持することによりなされる。また、この状態からさらにACモータ1への通電を停止することにより、後述する第2のクラッチ手段も断となりレバー8を保持するための保持力が解除されるため、レバー8自身に課された負荷に伴いレバー8を引き上げ前の位置まで戻すようになっている。
【0037】
以下、その動作を実現するための構成について詳述する。
【0038】
ケース本体12a内の底面側には、レバー8を動作させるための駆動源となるACモータ1が配置されている。ACモータ1は、カップ状に形成されたモータケース13内に配置されたステータ部14と、このステータ部14のさらに内周にステータ部14に対して対向配置されたロータ11と、このロータ11を回転自在に支承するロータ軸15を備えている。なお、ロータ軸15は、その一端がモータケース13の底面を貫いてケース本体12aの底面に当接していると共に、他端がACモータ1の上方に突き出てケース上蓋12bに形成された軸受け孔12e内にはまり込んでいる。
【0039】
以下に、ロータ11及びロータ11の内側に配置された誘導回転体16について、図5及び図6を用いて説明する。
【0040】
図5に示すように、ロータ11は、ロータ軸15(図1参照)を挿通する孔を備えた回転支承部11aと、この回転支承部11aの外周側に上端側が上方へ突出するように固定された略リング状のロータマグネット11bを有している。なお、本実施の形態では、このロータマグネット11bの内周空間部側の面にロータ11と連動回転するリング状マグネット11cがはめ込まれている。これにより、ステータ部14に対向配置されるロータマグネット11bと、誘導回転体16を磁気誘導により回転させる磁気誘導用のリング状マグネット11cとが一体的となり、ロータ11を構成するようになっている。
【0041】
そして、リング状マグネット11cのさらに内側には、当該リング状マグネット11cに対向配置された非磁性導電リング16a及びバックヨークリング16bが取り付けられかつピニオン部16dを有する誘導回転体16が、回転自在に配置されている。なお、この誘導回転体16は、ロータ11の回転によりリング状マグネット11cが回転すると、このリング状マグネット11cの回転に磁気誘導によって非磁性導電リング16aが追従回転することにより当該誘導回転体16が全体として一体的にロータ11に追従回転するものとなっている。なお、リング状マグネット11c及び非磁性導電リング16aは、後で詳述するクラッチ操作機構5を動作させるための駆動源部となっており、誘導回転体16のピニオン部16dが後述する扇歯車25に噛合している。誘導回転体16の構成については、後で詳述する。
【0042】
図5に示すように、ロータ11の回転支承部11aの上端内周側部分には、溝11fが形成されている。この溝11fには、ロータ11とクラッチピニオン21との噛み合いを外すための圧縮コイルバネ18がはめ込まれる。
【0043】
また、図6に示すように、ロータ11のロータマグネット11bの軸端面には、凹部11kが周方向に均等に4箇所設けられている。これらの凹部11kは、起動時にロータ11が逆回転をし始めた場合、この逆回転を阻止するために扇歯車25に形成された突起25c(図7参照)がはまり込むものとなっている。この構成により、ロータ11が逆回転すると、ロータ11に追随する誘導回転体16が正規の方向と逆になる逆回転し、扇歯車25が正規の方向と逆方向に回転した場合に、突起25cが凹部11k内にはまり込む。これにより、ロータ11は、一時的にロック状態となり、その直後に衝突時の反動によって正方向回転に変換される。
【0044】
誘導回転体16は、その最外周に銅製等で構成された非磁性導電リング16aが配置され、非磁性導電リング16aの内側に磁性体(具体的には、鉄製等)で構成されたバックヨークリング16bが圧入され、樹脂によるインサート成形で構成される。
【0045】
このように構成された誘導回転体16の最外周に配置される非磁性導電リング16aは、上述したロータ11に取り付けられたリング状マグネット11cの半径方向内側に対向配置されることとなる。非磁性導電リング16aは、上述したようにリング状マグネット11cに追従回転する部材となっており、非磁性でかつ導電性を有する非磁性誘導部材、具体的には銅やアルミ等の金属で形成された部材で構成されている。
【0046】
これにより、リング状マグネット11cに非磁性導電リング16aを従動回転させる磁気誘導力が発生し、非磁性導電リング16aが外周面に固定された誘導回転体16がロータ11の回転に追随してロータ11と共に同じ方向に回転する。すなわち、上述のリング状マグネット11cと誘導リング16aとは、磁気誘導によってロータ11に対して誘導回転体16を従動回転させるための磁気誘導回転手段となっており、誘導回転体16は磁気誘導によってロータ11に従動回転する回転体となっている。
【0047】
次に、ACモータ1の駆動力を出力軸3に伝達する駆動輪列2及びこの駆動輪列2中に配置された第2のクラッチ手段の切り替えを行うためのクラッチ操作機構5について、図1及び図7を用いて説明する。
【0048】
駆動輪列2は、展開断面図である図1の右側半分に記載されており、上述の第1のクラッチ手段4の一部を構成するクラッチピニオン21と、このクラッチピニオン21と係合する受け歯車32bを備えた第2のクラッチ手段を構成する遊星歯車機構22と、この遊星歯車機構22の回転力を受ける伝達歯車23と、伝達歯車23と噛合する出力歯車部3aを備えた出力軸3から構成されている。この駆動輪列2は、ロータ11の回転を減速して出力軸3に伝達する減速輪列となっている。
【0049】
駆動輪列2を構成する各部についてさらに詳述する。駆動輪列2の第1段目の歯車であると共に第1のクラッチ部材の一部を構成するクラッチピニオン21は、上述したように、ロータ11と同軸に配置されている。すなわち、クラッチピニオン21は、ロータ軸15に回動自在に遊嵌されており、その下面がロータ11の上端面に対向配置されている。そして、クラッチピニオン21は、圧縮コイルバネ18を挟んでロータ11上に載置されるようになっており、圧縮コイルバネ18のバネ付勢力によって図1における上方に付勢されている。
【0050】
このクラッチピニオン21の上端部分には、第1のクラッチ手段4の継断を切り換えを行うクラッチ切り換え手段を構成するクラッチレバー41のカム面41aが臨んでいる。このため、クラッチピニオン21は、常時、圧縮コイルバネ18の付勢力によってカム面41aに押し付けられている。このカム面41aは、山となる押し下げ部41cと谷となる部分とから構成されている。クラッチレバー41は、一端側が伝達歯車23を支承している軸に回動自在に支承されている。また、クラッチレバー41の他端側、すなわちカム面41aを備えた側は、長孔41b(図7参照)を有し、この長孔41bにロータ軸15が嵌まり、所定範囲のみ揺動するように構成されている。
【0051】
また、さらに、クラッチレバー41は、出力歯車部3aの対向面側に形成されたクラッチレバー操作溝3b内に入り込む操作用突起41e(図1参照)を備えている。このため、ロータ11の回転力が出力歯車部3aに伝達されるか負荷によって出力軸3がいずれかの方向に回転すると、操作用突起41eがクラッチ操作溝3bに案内され、これによってクラッチレバー41が回動するようになっている。すなわち、クラッチレバー41は、駆動輪列2の回転に連動して動作し、出力軸3の回動角度に対応して、上述のカム面41aの山と谷とが切り換わることにより、第1のクラッチ手段4の継断を切り換え動作を行うように構成されている。
【0052】
なお、押し下げ部41cは、通電がなされていない初期状態から通電がなされてレバー8を所定の位置に引き上げるまでの間においてクラッチピニオン21をロータ11側に押し下げる。これにより、クラッチピニオン21の爪21dとロータ11の爪11dが噛合し、ロータ11とクラッチピニオン21とが一体的に回動する。すなわち、第1のクラッチ手段4が継状態となる。
【0053】
そして、出力歯車部3aが所定の回転を終えると、クラッチレバー操作溝3bの案内によりクラッチレバー41が回動してカム面41aの山と谷が切り換わる。これにより、クラッチピニオン21は圧縮コイルバネ18のバネ付勢力により上方へ移動する。この上方への移動が完全に終了する前に、クラッチピニオン21は回転しながらその上面に形成された係合部(図示省略)を、揺動してきたクラッチレバー41の下面の所定位置に形成された係合部(図示省略)に当接させる。これにより、クラッチピニオン21は、回転方向において位置決めされ保持される。この位置決め後、クラッチピニオン21は、圧縮コイルバネ18の付勢力によりさらに上方へ移動する。このため、クラッチピニオン21は、回転方向において所定位置に位置決めされた状態でロータ11との連結が外れる。すなわち、第1のクラッチ手段4が断状態に切り換わる。
【0054】
このため、駆動輪列2を構成する各歯車は、レバー8の負荷力を受けて逆方向に回転しようとする。しかし、上述したようにクラッチピニオン21がクラッチレバー41によって回転方向に位置決めされた状態で保持されているため、クラッチピニオン21に噛合している遊星歯車22の太陽歯車32がロックされる。さらに、この状態に加え、通電状態を維持しているため、磁気誘導力によってリング歯車33もロックされる。この結果、駆動輪列2の各歯車はロックされ、レバー8の負荷力を受けても逆方向に回転しない。
【0055】
そして、ACモータ1への通電を断つと、誘導回転体16への誘導力が無くなり、バネ部材39の付勢力によって扇歯車25が戻され、クラッチ歯車27と扇歯車25の回転規制部26との係合が外れる。これによって、クラッチ歯車27がフリーとなり、この結果、遊星歯車機構22のリング歯車33がフリーとなる。これによって、駆動輪列2を構成する各歯車が、レバー8の負荷力によってレバー8を引き出す方向、すなわちモータ駆動時とは逆方向に回転される。逆回転の途中で、駆動輪列2中の出力歯車部3aの逆回転に追従して上述のクラッチレバー41がレバー8を引き上げる前の位置側へ回動する。これにより、クラッチレバー41のカム面41aの山と谷とが切り換わる。
【0056】
この結果、クラッチレバー41の押し下げ部41cがクラッチピニオン21をロータ11側へ押し下げる。これにより、クラッチピニオン21の爪21dとロータ11の爪11dとが噛合する。なお、クラッチピニオン21は、上述したように回転方向において位置決めされている。一方、ロータ11も、上述したように、当該ロータ11とステータ部14間に発生するディテントトルクにより回転方向に位置決めされている。
【0057】
クラッチピニオン21の位置決め及びロータ11の位置決めは、各部材のそれぞれ対向する爪21d,11dがスムーズに噛み合うように配慮して設定される。すなわち、各爪21d,11dの先端部分同士が当接した状態でクラッチピニオン21がロータ11側に押し込まれて両者21,11がロックしてしまわないように、両者21,11の位置決めがなされる。
【0058】
しかしながら、各部品公差及び組み立て公差等の積み重なり等により、各爪21d,11dの先端部分同士が、噛み合い時に当接してしまう場合も想定される。このような場合、クラッチピニオン21とロータ11とがロックしてしまう危険性があると共に、上述したように正規の位置からずれた状態ではまってしまう場合も考えられる。そのため、本実施の形態では、上述したように、ロータ11側の爪11dの1つを丈の長い爪11d1で構成し、噛み合い時に爪21dと爪11dの先端が当接しても、クラッチピニオン21の各爪21dを正規の噛み合い位置へ導き、ずれた状態ではまってしまったりクラッチピニオン21とロータ11とがロックしないようにしている。
【0059】
このようにクラッチピニオン21がロータ11側へ押し下げられると、クラッチピニオン21の爪21dとロータ11の爪11dとが正規の位置で噛合し、第1のクラッチ手段4が継となる。なお、爪11d,21dの噛合後、クラッチレバー41によるクラッチピニオン21の位置決め保持は解除される。加えて、このとき、通電が断たれており、上述の第2のクラッチ手段が断となっているため、レバー8は引き上げる前の位置へ移動できる。
【0060】
また、第2のクラッチ手段となる遊星歯車機構22は、クラッチピニオン21に噛合しロータ11側からの駆動力を受ける受け歯車32b及び遊星歯車36に駆動力を伝達する伝達歯車32aを備えた太陽歯車32と、遊星歯車36に噛合する内周歯車部33a及びクラッチ操作機構5の最終部の増速歯車28に噛合する外周歯車部33bを備えたリング歯車33と、遊星歯車36をそれぞれ回転自在に支承する支承板34a及び伝達歯車23と噛合するピニオン部34bを備えた遊星歯車支持歯車34から構成されている。
【0061】
このため、扇歯車25の回転規制部26とクラッチ歯車27との間を係合させてクラッチ操作機構5の各部材の動作を停止させることにより、増速歯車28に噛合するリング歯車33の回転を止めると、太陽歯車32と遊星歯車支持歯車34との間が継状態となり、クラッチピニオン21を介して太陽歯車32に伝達されたロータ11の回転力が、遊星歯車支持歯車34に噛合している伝達歯車23を介して出力歯車部3aに伝達され、出力軸3がスライダピニオン7と共に回転するようになっている。この結果、スライダピニオン7と噛合するスライダ歯車(図示省略)を備えたレバー8が、レバー8自身に課された負荷に抗してACモータ1の駆動力によって引き上げられる。
【0062】
一方、クラッチ操作機構5は、上述した駆動輪列2中に配置された第2のクラッチ手段の継断を行うためのものとなっている。すなわち、クラッチ操作機構5は、展開断面図である図1の左側半分に記載されており、上述したリング状マグネット11cにより誘導回転される誘導回転体16と、誘導回転体16に噛合すると共にバネ部材39によってクラッチ歯車27との係合を外す方向に付勢されている回動部材となる扇歯車25と、この扇歯車25に形成された回転規制部26と係脱自在な係合突起27aを外周面に備えたクラッチ歯車27と、このクラッチ歯車27の小径歯車27bと噛合すると共に遊星歯車機構22のリング歯車33に噛合する増速歯車28から構成されている。
【0063】
クラッチ操作機構5は、ACモータ1の通電時には磁気誘導を利用して扇歯車25をバネ部材39の付勢力に抗して回転させることにより回転規制部26を所定位置まで移動させ、この回転規制部26とクラッチ歯車27とを係合させるように構成されている。そして、この係合により、クラッチ操作機構5を構成する各部材は、それまでの動作がロックされる。すると、第2のクラッチ手段となる遊星歯車機構22では、リング歯車33の回転にロックがかかり、太陽歯車32と遊星歯車支持歯車34との間が継となる。
【0064】
なお、このように太陽歯車32と遊星歯車支持歯車34との間を継とした状態において、上述した第1のクラッチ手段4も継となっている場合は、ロータ11の回転が遊星歯車機構22の太陽歯車32及び遊星歯車34を介して出力軸3側に伝達される。これによって、レバー8の巻き上げ動作をすると共に、上述のクラッチレバー41がこの動作に連動して回動する。巻き上げ動作終了後、第1のクラッチ手段4だけが断となり第2のクラッチ手段が継状態を維持する。これにより、磁気誘導力によってクラッチ操作機構5を構成する各歯車がロックされたままの状態を維持する。この結果、上述したように回動されたクラッチレバー41が、クラッチピニオン21をロックする位置に回動された状態でロックされる。このため、上述したようにレバー8は、巻き上げ位置で保持される。
【0065】
そして、この状態からさらに、ACモータ1への通電を断ち、ロータ11と誘導回転体16間の磁気誘導力が殆ど消滅すると、扇歯車25がバネ部材39のバネ力によって先ほど説明した方向とは反対方向に回動し、回転規制部26とクラッチ歯車27との係合が外れる。これによって、クラッチ操作機構5の各部のロック状態が解除となる。このため、リング歯車33と遊星歯車支持歯車34とが断となり、外部負荷により逆回転しようとする出力軸3の回転力が、駆動輪列2を逆行するように伝達されて遊星歯車機構22及び増速歯車28を介してクラッチ歯車27と伝達され、クラッチ歯車27がフリーに回転することとなる。この結果、太陽歯車32側がロックされているのにかかわらず、レバー8の保持状態が解除される。
【0066】
クラッチ操作機構5を構成する各部についてさらに詳述する。
【0067】
扇歯車25の支点部25aを中心として扇の1つの辺の反対側に延出された回動力付与部25bの先端部分には、モータケース13に立設されたピン38に一端が固定されたバネ部材39の他端が固定されている。扇歯車25は、バネ部材39の付勢力によってACモータ1の正回転による回動と反対方向(図7において矢示A方向)へ回動する回動力を与えられている。しかしながら、ACモータ1のロータ11に追従回動する誘導回転体16の回転トルクが、バネ部材39の駆動トルクに勝るため、誘導回転体16がロータ11に追従して回動する場合はバネ部材39のバネ力に抗して扇歯車25は上述の矢示A方向と反対方向へ回動するようになっている。
【0068】
上述したように、回転規制部26とクラッチ歯車27との係合はACモータ1への通電を断つとバネ部材39の付勢力によって外れるが、その際、上述したクラッチレバー41の係合部(図示省略)が依然としてクラッチピニオン21の回転阻止を継続し、これによってクラッチピニオン21に噛合している太陽歯車32の回転を阻止している。しかし、回転規制部26とクラッチ歯車27との係合状態が解除されたことにより、太陽歯車32の回転を阻止しても、レバー8の負荷力による回転力が遊星歯車機構22を介して増速歯車28側に伝達され、クラッチ歯車27を空回りさせることとなる。その結果、レバー8はケースの外側へ引き出されていき、これに伴って駆動輪列2を構成する各歯車は逆方向へ回転する。
【0069】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに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において、種々変形実施可能である。例えば、上述の実施の形態では、第1のクラッチ手段4の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段となるクラッチレバー41を、出力歯車3aに形成されたクラッチレバー操作溝3bによりガイドして動作させるようにしたが、特にこのガイド部材は出力歯車3aに設けられるものに限定されない。すなわち、クラッチ切り換え手段を動作させるための部材を、ロータ11と出力軸3との間に配置される減速輪列中の他の歯車に設けても良い。
【0070】
また、上述の各実施の形態では、第1のクラッチ手段4を構成する第1のクラッチ部材をロータ11自体としたが、ロータ11に連動する他の部材で構成しても良い。さらに、上述の各実施の形態では、2つのクラッチ部材をディテントトルク及びクラッチレバー41を利用して各々位置決めして両クラッチ部材がロックしてしまうことを防止すると共に、ロータ11側に丈の長い爪11d1を備えることにより両クラッチ部材が正規の位置からずれた位置ではまり合ってしまうことを防止する構成とした。しかし、これら2つの方法は、それぞれ独立して効果を奏するものとなっており、いずれか1つの方法のみを利用するようにしても良い。
【0071】
なお、後者の方法、すなわち、ロータ11側に丈の長い爪11d1を備える方法を採用すると、爪11d,21dの先端部分の当接によるロックおよび正規位置からずれた状態でのはまり込みの双方を防止できる。しかし、上述した位置決めを行うことによりロータ11の回転を利用せずに直接的に、爪21dを爪11dとの正規の噛み合い位置へ移動させることができる。
【0072】
また、上述の各実施の形態では、ロータ11,51と出力軸3との間に2つのクラッチ手段を備え、負荷部材となるレバー8を引き上げる第1の動作及び引き上げ位置で保持する第2の動作ならびにこの状態から初期位置に戻す第3の動作を行うギアードモータとなっているが、クラッチ手段は1つでも良い。
【0073】
また、上述の各実施の形態では、出力軸3に連結されたスライダピニオン7の回転をレバー8に伝達し、レバー8をスライド移動させる構成としたが、出力軸3にレバー部材を直結し、このレバー部材を回動させることによりワイヤーを引っ張るような構成にする等、他の構成としても良い。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラッチ手段を継断する爪の頂点同士の接触による両クラッチ部材のロックを防止するために、第1のクラッチ部材側の爪をディテントトルクを利用して位置決めし、第2のクラッチ部材側の爪をクラッチ切り換え手段を利用して位置決めしている。そのため、爪の先端部分の当接による両クラッチ部材のロックが生じず、クラッチ手段の継断を確実に行うことができる。
【0075】
また、他の本発明によれば、両クラッチ部材のいずれか一方に最初に他方の爪と噛み合う丈の長い爪を1つだけ設け、この長い爪の噛み合いをガイドとして他の丈の短い爪を正規の噛み合い位置へ導くことができるようにしている。そのため、確実に正規の噛み合い位置で両クラッチ部材の各爪が噛み合うようになる。これによって、ロータの回転を確実に出力軸側へ伝達可能なクラッチ部材とすることができ、この結果、クラッチ手段の継断を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のギアードモータの内部機構を説明するための展開縦断面図である。
【図2】本発明の主要部分となる第1のクラッチ手段の継断の切り換えを説明するための部分拡大図で、(A)は継状態、(B)は断状態をそれぞれ表した図である。
【図3】本発明の主要部となる第1のクラッチ手段の爪の噛合時を各状態を説明するための部分拡大図で、(A)は噛合開始時における、(B)は噛合開始から完全に噛合状態となる途中段階における、各状態をそれぞれ表した図である。
【図4】本発明の主要部となる第1のクラッチ手段と第2のクラッチ手段の各爪の正規の噛み合い位置を説明するための図であって、第1のクラッチ手段の平面図である。
【図5】図1のギアードモータの主要部の一つであるリング状マグネットが取り付けられたロータ及び非磁性導電リングが取り付けられた誘導回転体を示した断面図である。
【図6】図5を矢示VI方向から見た平面図である。
【図7】図1のギアードモータからカバー及びケース上蓋を外した状態の平面図である。
【図8】従来のモータと出力軸との間に配置されるクラッチ手段の継断を2部材からなるクラッチ部材の爪の係合/離脱で行うようなタイプのギアードモータにおける問題点を説明するための図で、(A)は正規の噛み合い位置に両クラッチ部材の爪が噛み合った状態を、(B)は正規の噛み合い位置からずれた位置に両クラッチ部材の爪がはまってしまった状態を、それぞれ示す模式図である。
【符号の説明】
3 出力軸
4 第1のクラッチ手段
11 ロータ(第1のクラッチ部材)
11d 爪
11d1 丈の長い爪
11d2 丈の短い爪
14 ステータ部(第1の位置決め手段の一部)
16 誘導回転体
16a 非磁性導電リング
21 クラッチピニオン(第2のクラッチ部材)
21d 爪
41 クラッチレバー(クラッチ切り換え手段)
Claims (4)
- ロータに連結されて負荷に抗して回転駆動される出力軸と、この出力軸と上記ロータとの連結を継断するクラッチ手段と、このクラッチ手段の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段とを有し、上記クラッチ手段は、上記ロータ側に配置された第1のクラッチ部材と上記出力軸側に配置された第2のクラッチ部材とを備え、両クラッチ部材の対向面にはそれぞれ当該クラッチ部材が接近することにより噛み合って当該クラッチ手段を継状態とする爪がそれぞれ設けられ、これらの爪同士を噛み合わせる際に当該爪同士の頂点同士が接触して両クラッチ部材がロックしてしまうのを防止するための、上記第1のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第1の位置決め手段と、上記第2のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第2の位置決め手段とを有し、上記第1の位置決め手段を上記ロータに対向配置されるステータと当該ロータとの間のディテントトルクを利用して形成すると共に、上記第2の位置決め手段は、上記クラッチ切り換え手段に形成された一方の係合部と、この一方の係合部に係合して上記第2のクラッチ部材を上記所定位置に位置決めさせる当該第2のクラッチ部材に形成された他方の係合部と、上記クラッチ手段が継状態の時、上記第2のクラッチ部材の回転力を上記出力軸に伝達しこの出力軸を所定の方向へ回転させる輪列と、を有し、上記クラッチ手段が継状態から断状態に切り換えられるとき、上記一方の係合部と上記他方の係合部とによって、上記第2のクラッチ部材を位置決めすることにより、上記クラッチ手段が断状態から継状態へ切り換えられる際、上記負荷によって上記所定の方向と反対方向へ上記出力軸が回転させられることにより上記他方の係合部が上記一方の係合部に付勢状態で当接し、これによって位置決めを行い、上記両クラッチ部材がロックされずに上記クラッチ手段を断状態から継状態とすることを特徴とするギアードモータ。
- 前記クラッチ切り換え手段は、前記負荷によって前記所定の方向と反対方向へ前記出力軸が回転する際に前記輪列に連動して動作し、前記クラッチ手段を断状態から継状態へ切り換えることを特徴とする請求項1記載のギアードモータ。
- 前記両クラッチ部材の爪同士が噛合した後に、前記クラッチ切り換え手段及び前記第2のクラッチ部材にそれぞれ形成された前記係合部同士の係合が外れるように構成されたことを特徴とする請求項1または2記載のギアードモータ。
- ロータに連結されて回転駆動される出力軸と、この出力軸と上記ロータとの連結を継断するクラッチ手段と、このクラッチ手段の継断を切り換えるクラッチ切り換え手段とを有し、上記クラッチ手段は、上記ロータに連動回転する第1のクラッチ部材と、上記クラッチ手段が継状態となると、上記第1のクラッチ部材に係合して従動回転し上記出力軸側にその回転を伝達する第2のクラッチ部材とを備え、両クラッチ部材の対向面には当該両クラッチ部材が上記クラッチ切り換え手段の継動作により接近係合し当該クラッチ手段を継状態とする爪がそれぞれ複数設けられ、この継状態の時に上記複数の爪同士が少なくとも2箇所同時に係合するように構成され、かつ両クラッチ部材のいずれか一方の複数の爪のうちのいずれか1つの爪の丈のみを他の爪の丈より近接方向に長く形成し、上記近接係合時において上記長い丈の爪をガイドにして他の爪がそれぞれ正規の係合位置に導かれることにより少なくとも2箇所同時に係合すると共に、上記第1のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第1の位置決め手段と、上記第2のクラッチ部材側の爪を所定位置に位置決めする第2の位置決め手段とを有し、上記第1の位置決め手段を上記ロータに対向配置されるステータと当該ロータとの間のディテントトルクを利用して形成すると共に、上記第2の位置決め手段は、上記クラッチ切り換え手段に形成された一方の係合部と、この一方の係合部に係合して上記第2のクラッチ部材を上記所定位置に位置決めさせる当該第2のクラッチ部材に形成された他方の係合部と、上記クラッチ手段が継状態の時、上記第2のクラッチ部材の回転力を上記出力軸に伝達しこの出力軸を所定の方向へ回転させる 輪列と、を有し、上記クラッチ手段が継状態から断状態に切り換えられるとき、上記一方の係合部と上記他方の係合部とによって、上記第2のクラッチ部材を位置決めすることにより、上記クラッチ手段が断状態から継状態へ切り換えられる際、上記負荷によって上記所定の方向と反対方向へ上記出力軸が回転させられることにより上記他方の係合部が上記一方の係合部に付勢状態で当接し、これによって位置決めを行い、上記両クラッチ部材がロックされずに上記クラッチ手段を断状態から継状態とすることを特徴とするギアードモータ。
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