CN1240174C - 带离合器的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带离合器的电机。根据本发明，输出皮带轮(10)通过钢丝绳(12)与负荷连结，利用负荷的复位力向顺时针方向施力。输出轴(48)的离合器爪(48a)与原动齿轮(44)的离合器爪(44a)连接，沿逆时针方向驱动输出齿轮(14)。输出皮带轮(10)卷扬结束时，切换凸起(18)强制性使切换杆(22)转动，将与原动齿轮(44)的轮毂端面(46)的卡合解除。压缩螺旋弹簧(36)瞬间伸张，切换杆(22)急速转动，原动齿轮(44)的轮毂端面(46)向凸轮凹面(40)移动，将离合器装置(34)解放而停止电机输出的传递，可提供一种快速动作的离合器机构。

Description

带离合器的电机
技术领域
本发明涉及作为洗衣槽的排水阀和换气扇的开闭器等驱动机构使用的齿轮电机，具体涉及一种通过切换来自一台电机的驱动力传递路径进行使部件克服负荷移动至所定位置的动作和保持所定位置的动作的离合器机构。
背景技术
图4为将传统的设置有这种离合器的齿轮电机100用于换气闸101的示例的剖面侧视图。在未向内装的电机(未图示)供给电力的初期状态下，换气闸101利用复位弹簧102的弹力保持在双点划线所示的闭锁位置。钢丝绳104从输出皮带轮103连接至闸门叶片101a，输出皮带轮103利用复位弹簧102的弹力向图中顺时针方向施力，处于图5(a)所示的位置。
此时，切换杆106摆动自如地支承在支轴105上，凸状的控制销107受到设置于输出皮带轮103的凸轮槽108的限制，压缩螺旋弹簧113被夹装在设置于电机输出轴109前端的离合器110与对抗的原动齿轮111一体状的离合器112之间，将该压缩螺旋弹簧113压接于原动齿轮111的切换杆106一体的操作凸轮停止面114强制性地向压缩方向推动，使离合器110、112咬合，电机输出轴109处于与原动齿轮111直接连结的状态。并且，原动齿轮111通过未图示的齿轮组与输出皮带轮103一体形成的输出齿轮103a啮合，由此，离合器110、112咬合时，向输出皮带轮103传递电机输出。
一旦电力向内装电机供给，且与输出皮带轮103连接的钢丝绳104开始卷绕，则闸门叶片101a克服复位弹簧102的弹力而打开。输出皮带轮103沿图中逆时针方向回转，当a点到达b点时，闸门叶片101a基本上全开。此时，为了将闸门叶片101a保持于全开位置(图中的实线)，输出皮带轮103在该位置必须瞬间停止，故需要将离合器110、112的连接同时切离而将动力切断。然而，由于输出皮带轮103的回转极其缓慢，因此不能连续性地将离合器110、112的急速切离与输出皮带轮103的凸轮槽108连动。由此，顺时针方向的凸轮槽108的槽幅从a点开始扩开，解除由凸轮槽108对控制销107的限制。
控制销107一旦解除限制，则切换杆106会引起不稳定的摆动。为了阻止这一摆动，在斜面上形成切换杆106的停止面114，由压缩螺旋弹簧113的弹力与原动齿轮111端面压接的分力f在切换杆106上产生内向的摆动力，将切换杆106的弧状长孔115的端面115a与贯通的固定支轴116压接，对切换杆106进行限制，一边稳定地维持一边使输出皮带轮103回转，并继续开放换气闸101。
如图6(a)所示，在换气闸101即将全开时，从输出齿轮103a凸出的切换凸起117与切换杆106的侧面106a抵接，切换杆106沿逆时针方向摆动。切换杆106克服压缩螺旋弹簧113的弹力，一边由停止面114的斜面将原动齿轮111向下压一边进行摆动，由停止面端缘114a将原动齿轮111端面的点C向下压点d方向推压(参照图6(b))。在与换气闸101的全开位置匹配的原动齿轮111端面的点d向停止面114的斜面114b移行的瞬间，将切换杆106的限制解放，切换杆106利用强制性接受压缩的压缩螺旋弹簧113的反弹力沿逆时针方向在弧状长孔115的范围内进行回转(参照图7(a))。
压缩螺旋弹簧113的弹力一旦解放，原动齿轮111的端面即朝停止面114的谷部114c方向在斜面114b上急速移动。离合器110、112利用该离合器动作被切离，电机向输出皮带轮103的动力传递瞬间停止。为了利用蓄势于换气闸101上的复位弹簧102的复位力阻止输出皮带轮103的反转，使锁定爪118伸出于切换杆106，并与连动于输出齿轮103a的原动齿轮111铡方的伸出片111a抵接，阻止原动齿轮111的回转(参照图7(b))。
当换气闸101返回至闭锁状态(参照图4的双点划线)时，停止电机的通电。利用复位弹簧102使输出皮带轮103顺时针方向回转并返回至初期位置，利用输出皮带轮103的凸轮槽108，切换杆106也一边由斜面114b将原动齿轮111向下压一边进行逆向(顺时针方向)摆动，克服压缩螺旋弹簧113的弹力并由停止面114推压原动齿轮111，离合器112与电机输出轴109的离合器110咬合，并返回至初期状态。
然而，本发明的带离合器的电机由于是作为洗衣槽的排水阀和换气扇的开闭器等部件进行组装的，因此，其课题是尽可能高精度且小型化。但是在上述的结构中，从切换杆106初期状态的停止位置至离合器动作位置间的距离即切换杆106倾斜的停止面114的端缘114a从原动齿轮111端面的点c到达点d的距离较长，故切换杆106需要有大的动作角度，难以实现内设凸轮槽108的输出齿轮103a径向的省空间化。又，在停止面114的端缘114a在从原动齿轮111端面的点c至点d之间移动中因不受切换杆106的停止面114的限制，故该范围内无论从哪一部分均可用微小的力开始离合器动作。由此，会使凸轮的离合器动作开始不稳定，离合器动作位置偏差大，难以有良好的动作位置精度。
为此，本发明的目的在于使本发明的带离合器的电机小型化，并能减小离合器动作位置偏差，使凸轮的离合器动件开始稳定化。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的带离合器的电机，其特征在于，包括：作为驱动源的电机；从该电机输出驱动力的输出部；配设于该输出部与所述电机间、对驱动力的传递进行连接/切断的离合器装置；以及使该离合器装置动作的动作构件，所述离合器装置包括第1离合器构件和第2离合器构件；所述动作构件具有凸部和凹部，所述凸部在向与轴向正交的一方侧动作时推压所述离合器装置的第1离合器构件的顶部，通过使该第1离合器构件轴向前进而与第2离合器构件卡合而将所述离合器装置连接；所述凹部则是在向另一方动作时将所述第1离合器构件的顶部推入，使该第1离合器构件轴向后退，并解除与所述第2离合器构件的卡合，将所述离合器装置切断；所述动作构件具有维持装置，所述维持装置在由与所述电机连动而动作的连动构件进行强制性驱动前的期间，阻止所述动作构件向另一方侧的动作，所述离合器装置维持连接状态；所述动作构件由所述连动构件强制性驱动，从所述凸部切换至所述凹部的驱动距离小于所述第1离合器构件顶部的直径。采用本发明，由于动作构件由所述连动构件强制性驱动，从所述凸部切换至所述凹部所需的驱动距离小于所述一方离合器构件顶部的直径，因此，在与从动部件的形状无任何关系的情况下，可缩短凸轮停位机构到达离合器动作位置的距离，可使凸轮动作范围变狭，通过制品的省空间化来实现装置的小型化。
本发明中，具有收纳所述离合器装置和所述动作构件的箱体；所述维持装置通过将相对的两构件卡合而构成，其一方设置在所述驱动构件上，而另一方设置在所述箱体上。采用本发明，可加大设计的自由度。
本发明中，所述维持装置由所述连动构件强制性驱动所述动作构件，在从所述凸部向所述凹部切换前的期间维持所述离合器装置连接的状态。采用本发明，能可靠地防止离合器在半离合状态下的连接和切断不稳定。并且，可抑止离合器动作开始位置的偏移。
从上述说明中可以看出，本发明的带离合器的电机由于动作构件由所述连动构件强制性驱动，从所述凸部切换至所述凹部所需的驱动距离小于所述一方离合器构件的顶部的直径，因此可缩短凸轮停位机构到达离合器动作位置的距离而与从动部件的形状无关，可使凸轮动作范围变狭，通过制品的省空间化来实现装置的小型化。
附图的简单说明
图1为本发明的带离合器的电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷开始上升的初期状态的离合器部分，离合器处于连接状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
图2为本发明的带离合器的电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷开始上升即将结束前的离合器部分，示出离合器处于切断前的咬合状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
图3为本发明的带离合器电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷上升结束时的离合器部分，示出离合器的切断状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)侧面的剖视图。
图4为传统的带离合器的电机适用于换气闸示例的剖面的侧视图。
图5为本发明的带离合器电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷开始上升的初期状态的离合器部分，离合器处于连接状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
图6为本发明的带离合器电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷开始上升即将结束前的离合器部分，示出离合器处于切断前的咬合状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
图7为本发明的带离合器电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，表示负荷上升结束时的离合器部分，示出离合器的切断状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的带离合器电机的实施例。图1～图3是本发明的带离合器的电机中的离合器动作离合机构一实施例的动作说明图，图1表示负荷开始上升的初期状态的离合器部分，离合器处于连接状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。图2表示负荷开始上升即将结束前的离合器部分，离合器处于切断前的咬合状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。图3表示负荷上升结束时的离合器部分，表示离合器的切断状态，(a)是离合器及其相关机构的俯视图，(b)是表示(a)的侧面的剖视图。
图1中，连动构件即输出皮带轮10是通过图4传统例所示的钢丝绳12连接复位弹簧弹力作用的负荷，并在形成一体回转的输出齿轮14上具有凸轮槽16和切换凸起18。凸轮槽16可滑动自如地与凸设于切换杆22的控制销24卡合，该切换杆22是一种摆动自如支承于支轴20的动作构件。在未向电机(未图示)接通电源的初期状态下，输出皮带轮10利用连结的负荷力，接受图中顺时针方向(与图示的箭头反向)的回转力，处于图1(a)所示的位置。
有端的凸轮槽16在从端部16a至约270°的动径位置16b间的范围内，以同一槽幅w1形成同一半径的圆弧状，位于端部16a的反向端侧的扩幅端部16c其槽的外侧沿圆弧的接线延伸，槽幅w2的内侧扩幅。在凸轮槽16的端部16a至动径位置16b的范围内，利用嵌合的控制销24将切换杆22的摆动限制在图中顺时针方向摆动界限位置。另一方面，在越过凸轮槽的动径位置16b的端部16c的范围内，控制销24的限制被解除，可在扩幅的槽幅w2内自由地进行逆时针方向的摆动。
但是，切换杆22在凸轮槽16的扩幅端部16c的范围的入口附近由维持装置32一时性地对逆时针方向的摆动进行限制。即，在与切换杆22的收纳箱体30的对向面22a，沿着弧状长孔26的外缘凸设有肋面26a，肋面26a的图中右端的切口台阶部26b与从收纳箱体30向下直立的座面30a凸设的台阶部30b抵接，阻止切换杆22逆时针方向的摆动。
收纳箱体的座面30a和切换杆22的肋面26a利用压缩螺旋弹簧36的弹力进行压接并进行弹性定位，该压缩螺旋弹簧36由配设于切换杆22图中下方的离合器装置34夹装。由于切口台阶部26b形成具有仰角的凸轮斜面，因此，相对于切换杆22逆时针方向的强制力不能维持抵接位置，一旦出现所定以上的作用力，切换杆22的切口台阶部26b就可越过收纳箱体30的台阶部30b移动。
切换杆22形成于使弧状长孔26的肋面26a与反向侧限制离合器装置34滑动方向的固定支轴28正交并进行摆动的凸轮凸面38和凸轮凹面40上。在凸轮凸面38与凸轮凹面40之间连设着倾斜角约45°的凸轮斜面42。凸轮凸面38或凸轮凹面40与原动齿轮44的顶部即轮毂端面46相对置，原动齿轮44在图中下面凸设有爪44a，沿固定支轴28滑动自如，并具有离合器装置34的第1离合器的功能。在未图示的电机输出轴48的前端凸设有爪48a，作为离合器装置34的第2离合器。并且，沿着固定支轴28，在原动齿轮的爪44a与电机输出轴48的爪48a之间夹装有复位弹簧即压缩螺旋弹簧36。
在未通电的状态下，利用例如图4所示的换气闸101的复位弹簧102的弹力，输出皮带轮10位于与凸轮槽16同一槽幅部，凸轮槽16的外侧壁与切换杆22的控制销24抵接，将切换杆22摆动到图中顺时针方向的边界。这样，凸设于弧状长孔26的图中下侧的凸轮斜面42推动第1离合器构件的原动齿轮44的顶部即端面46，使原动齿轮44克服压缩螺旋弹簧36的弹力向电机的输出轴48前进。接着，凸轮凸面38到达原动齿轮44的轮毂端面46，稳定地保持在第1离合器构件的爪44a与第2离合器构件的爪48a卡合的状态。此时，凸轮凸面38在小于离合器构件顶部即轮毂端面46的半径范围内以确保稳定的最小面积进行卡合。
负荷从初期状态开始上升时，原动齿轮44利用压缩螺旋弹簧36的复位弹簧压推压切换杆22的凸轮凸面38，凸轮斜面42与原动齿轮44的轮毂端面46接近。另一方面，通过切换杆22将图中上面的切口台阶部26b的凸轮斜面与设置于收纳箱体30的台阶部30b卡合。由此，切换杆22阻止弧状长孔26的开口侧向图中的左方移动，即使控制销24随着输出皮带轮10的回转进入了凸轮槽16的扩幅端部16c的区域，离合器装置34也可维持连续状态，继续向输出皮带轮10传递由电机输出的驱动力。
其次，当控制销24处于凸轮槽16的扩幅端部16c区域时，输出皮带轮10一旦由电机驱动力回转到卷扬结束(闸门开放)状态的所定角度位置，则输出皮带轮10的切换凸起18与切换杆22抵接，强制性进行回转(参照图2(a))。切换杆22的切口台阶部26b的斜面越过阻止移动的收纳箱体30的台阶部30b，克服压缩螺旋弹簧36的弹力，切换杆22一边向下推压原动齿轮44一边进行回转，肋面26a进入设置于收纳箱体座面30a的凸面的下面，可进行自由移动(参照图2(b))。
此时，切换杆22下部的凸轮斜面42到达原动齿轮44的轮毂端面46，原动齿轮44利用压缩螺旋弹簧36的复位弹簧压瞬间将切换杆22的凸轮斜面42推起并移动至凸轮凹面40的底部，切换杆22进行同时回转的离合器动作。原动齿轮44的爪44a快速地与电机输出轴48的爪48a分开，解除双方的咬合。将电机输出轴48与离合器装置34切断，成为自由的原动齿轮44利用复位弹簧等的外部负荷，与逆转方向施力的输出皮带轮10连动并接受回转力。该回转力具有阻止输出皮带轮10保持于卷扬位置(闸门开放)的功能，因此，可通过由切换杆22的锁定爪50将移动至凸轮凹部的原动齿轮44的侧方扩张片44b锁定来进行阻止。
通电结束时(闸门闭锁)，利用复位弹簧等的外部负荷使输出皮带轮10逆转，利用输出皮带轮10的凸轮槽16，切换杆22也一边向下推压第1离合器的原动齿轮44一边进行顺时针方向回转，在将压缩螺旋弹簧36强制性压缩的同时，凸轮凸面38上升至原动齿轮44的轮毂端面46，原动齿轮44的爪44a与电机输出轴48的爪48a咬合，在与离合器装置34连接的同时，肋面26a从收纳箱体座面30a的凸面38沿着切口台阶部26b的斜面滑落到座面30a而停止。关于协同本发明的带离合器的电机动作的其它相关机构因系公知，故省略说明。
上面参照附图对本发明的带离合器电机一实施例作了说明，但本发明不限定于图示的实施例，在其形状及其结构等方面，在不脱离本发明构成要件的范围内，对细部可作多种变更和部件的再构成等的改变。例如，在维持装置中，也可将设置于切换杆的肋的斜面与箱体侧的凸部形成位置反向的形态，又，也可在肋的中间切成凹部，在与该凹部对应的位置将从收纳箱体凸出的凸部与凹部嵌合，通过这些结构使功能不发生变化。

Claims (2)

1.一种带离合器电机，其特征在于，包括：作为驱动源的电机；从该电机输出驱动力的输出部；配设于该输出部与所述电机间、对驱动力的传递进行连接/切断的离合器装置；以及使该离合器装置动作的动作构件，
所述离合器装置包括第1离合器构件和第2离合器构件；
所述动作构件具有凸部和凹部，所述凸部在向与轴向正交的一方侧动作时推压所述离合器装置的第1离合器构件的顶部，通过使该第1离合器构件轴向前进而与第2离合器构件卡合而将所述离合器装置连接，所述凹部则在向另一方动作时将所述第1离合器构件的顶部推入，使该第1离合器构件轴向后退，并解除与所述第2离合器构件的卡合，将所述离合器装置切断，
所述动作构件具有维持装置，所述维持装置在由与所述电机连动而动作的连动构件进行强制性驱动前的期间阻止所述动作构件向另一方侧的动作，所述离合器装置维持连接状态，
所述动作构件由所述连动构件强制性驱动，从所述凸部切换至所述凹部的驱动距离小于所述第1离合器构件顶部的直径。
2.如权利要求1所述的带离合器电机，其特征在于，具有收纳所述离合器装置和所述动作构件的箱体；所述维持装置通过将相对的两构件卡合而构成，其一方设置在所述驱动构件上，而另一方设置在所述箱体上。
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