JP2001161046A

JP2001161046A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JP2001161046A
Application number: JP33889599A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Sasaki; 一哲佐々木; Toshiharu Matsushima; 俊治松島; Kazunori Nishikawa; 和憲西川; Ryuhei Wada; 隆平和田; Yoshinori Shinohara; 義徳篠原
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP3844181B2

Abstract

(57)【要約】【課題】洗濯機などの排水弁を確実に開閉制御すると
ともに、全閉状態とする際に衝撃音を生じないようにす
る。【解決手段】このモータアクチュエータは、モータ１
の回転力が減速輪列を介して伝達される出力軸９と、出
力軸９の回転力を受けて回転し、その回転力を直線的な
往復運動として出力することで排水弁の開閉操作を行う
弁開閉操作部１０と、出力軸９の回転力を弁開閉操作部
１０に対し継脱可能に伝達するワンウエイクラッチ機構
の一部としてのコイルバネ１３と、排水弁の閉動作時に
弁開閉操作部１０に制動を与えながら閉動作させる遠心
力ガバナ機構６０とを有する。遠心力ガバナ機構６０
は、弁開閉動作部１０の回転が一定以上の速度（排水弁
の復帰力による回転時の回転速度）で回転すると、回転
板６５が高速回転を行い、その回転板６５に設けられた
制動部材６６ａ，６６ｂが遠心力で外側に広がり、蓋体
７３に形成された制動動作部収納部７５の固定壁７５ａ
の内側面に接触し、固定壁７５ａとの間の摩擦力によっ
て制動力が働く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯機などの排水
弁の開閉を小型モータ等を用いて制御する排水弁開閉装
置などに好適なモータアクチュエータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機などに用いられる排水弁開閉制御
装置は、従来、排水弁の開閉制御と洗濯機の様々な動作
制御を１つの制御装置で行う方式が多く採用されてい
る。たとえば、洗濯動作時における洗濯用モータ（洗濯
機駆動用のモータ）の駆動やその後の排水を行うための
排水弁の開閉制御、さらに、脱水時などにおいては、排
水弁を開（排水）状態として洗濯槽を高速回転させ、脱
水が終了すると排水弁を閉じるとともに洗濯用モータも
停止させるというような制御等を１つの制御装置で行う
ようにしている。なお、脱水時に洗濯槽の蓋が開けられ
ると、洗濯槽を急停止させる制御なども可能なように制
御装置が構成されている。

【０００３】このような排水弁開閉制御装置としては、
実開平１−１２１５９１号公報に開示されている装置等
が知られている。この装置は、脱水時に停電などが発生
した場合、ユーザに対する安全性への配慮のため、停電
復旧後には初期位置に確実に戻っているような制御を行
う必要があり、制御全体が複雑なものとなっている。

【０００４】このため、排水弁の開閉制御とそれ以外の
様々な制御を別個に行うようにする方式が一部で採用さ
れている（特開平６−７９０９３号公報参照）。このよ
うな方式の排水弁開閉制御装置にあっては、排水弁の開
閉のみ考えた制御を行うようにすればよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】排水弁の開閉のみを考
えた排水弁開閉制御装置は、前述したような洗濯機の様
々な制御を一括して行う方式に比べると、制御内容も大
幅に簡略化され、その構造も単純化されたものとなって
いる。しかしながら、このような排水弁開閉制御装置に
あっても、排水弁を閉じる際の衝撃音が大きいという問
題は依然として残っている。

【０００６】一般に、従来のこの種の排水弁開閉制御装
置は、排水弁に対し、常時、全閉状態に復帰させようと
する力が加えられており、開状態とするときは、この全
閉状態に復帰させようとする力に抗して排水弁を開動作
させ、全開状態から全閉状態に移行させる際は、前述の
全閉状態に復帰させようとする力によって勢いよく瞬時
に閉状態とさせるのが普通である。このように、排水弁
を勢いよく瞬時に閉状態とさせるのは、排水弁の閉状態
を確実にして水漏れを防ぐためである。

【０００７】このように、従来のこの種の排水弁開閉制
御装置は、排水弁を開状態から閉状態とするときの衝撃
音が大きいという問題があり、改善が望まれている。ま
た、排水弁の開閉動作の確実性や、機構のより一層の単
純化、かつ、低コスト化は常に要求されるところであ
り、それに対応できる排水弁開閉制御装置の開発が望ま
れている。

【０００８】本発明は、洗濯機の排水弁制御装置などに
適用されることで効果を発揮し、排水弁の開閉動作の確
実性、機構のより一層の単純化を図るとともに、排水弁
の閉動作における衝撃音の問題を大幅に改善し、かつ、
低コスト化をも可能としたモータアクチュエータを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のモータアクチュエータは、駆動源としての
モータと、このモータからの駆動力を減速して出力軸に
伝達する減速輪列と、出力軸の回転に連動し、ある状態
に復帰しようとする復帰力を有する負荷の当該復帰力に
抗して動作することによって第１の操作をなし、この第
１の操作をなした状態から所定のタイミングで負荷の復
帰力を受けてモータの回転力を受けない状態で動作する
ことによって第２の操作をなす操作部と、この操作部と
モータとの間に設けられ、モータの回転力を当該操作部
に対し継断するクラッチ機構と、上述の減速輪列とは別
経路に設けられ、操作部が第２の操作をなすための動作
を回転力として受けて、その回転力を増速させる増速輪
列およびこの増速輪列の出力歯車に設けられ操作部の動
作に対し制動力を与える制動動作部からなる制動力発生
機構とを有した構成としている。

【００１０】本発明は、洗濯機などの排水弁を開閉制御
する排水弁開閉装置に好適なモータアクチュエータであ
る。本発明のモータアクチュエータが適用される排水弁
開閉装置は、モータの回転力をワンウエイクラッチ機構
などのクラッチ機構によって予め定めた一方向のみの回
転力として操作部に伝達するようにし、この一方向の回
転力を受けているときは、操作部の第１の操作内容とし
て、たとえば、排水弁の開動作を行い（全閉状態に復帰
しようとする復帰力に抗した動作）、排水弁が前開状態
となったあとは、所定のタイミングで、操作部は第２の
操作を行う。その第２の操作内容は、モータの回転力を
受けずに全閉状態に復帰しようとする復帰力を受けて操
作部を高速に動作させて排水弁を全閉状態とする。

【００１１】この弁の閉動作時には、瞬時に全閉状態と
なるのではなく、制動力発生機構の動作によって、一定
の制動力が働き、制動力を受けた状態で回転しながら全
閉状態とするので、大きな衝撃音が発生することはな
く、しかも、確実な全閉状態を得るには十分な力で閉動
作が行われるので、排水弁が不完全な状態で閉じられる
ことはない。すなわち、排水弁の開閉動作の確実性、機
構のより一層の単純化を図ることができるとともに、排
水弁の閉動作における衝撃音の問題を大幅に改善し、か
つ、低コスト化をも可能とすることができる。

【００１２】このようなモータアクチュエータにあっ
て、そのクラッチ機構は、出力軸が予め定めた一方向に
回転したときはその回転力を継状態とし、出力軸が予め
定めた一方向とは反対方向に回転したときはその回転力
を断とする動力伝達部材を有するワンウエイクラッチと
し、制動力発生機構は、操作部の第２の操作が一定以上
の動作速度でなされると、操作部の動作に対し制動力を
与えるようにするのが好ましい。

【００１３】クラッチ機構がワンウエイクラッチとされ
ているので、回転方向による力の継断を確実かつ安価に
達成できる。また、ワンウエイクラッチとすることによ
って、たとえば、本発明を排水弁開閉装置に適用するこ
とにより、弁開閉操作部が１回転する間に、排水弁を全
閉状態から全開状態、さらに再び全閉状態とするといっ
た排水弁の開閉サイクルを簡単な構造で実現できる。ま
た、操作部の第２の操作が一定以上の動作速度でなされ
ると、操作部の動作に対し制動力を与えるようにするこ
とで、ゆっくりした動きのときに制動を効かせ、止めて
しまうことが無くなると共に、動作速度が速いと制動が
効き、衝撃音を確実に低下させることができる。

【００１４】さらに、他の発明は、上述のモータアクチ
ュエータに加え、そのワンウエイクラッチは、出力軸と
操作部とを同軸上に構成し、両者の間に動力伝達部材と
してのコイルバネを介在させてなり、第１の操作をなす
際は、このコイルバネの径方向に働く弾性力によって生
じる摩擦力により、出力軸の回転力を操作部に伝達し、
第２の操作をなす際は、コイルバネの上述の径の変化と
は逆方向の変化による摩擦力の減少によって、操作部を
滑り回転可能とするようにしている。

【００１５】このように、ワンウエイクラッチをコイル
バネの径方向に働く弾性力によって生じる摩擦力や逆方
向の変化による摩擦力の減少によって、操作部を滑り回
転可能とした構成としたので、簡単な構成で確実な動作
を行わせることができる。また、これをたとえば、排水
弁開閉装置に適用することにより、弁開閉操作部が１回
転する間に、排水弁を全閉状態から全開状態、さらに再
び全閉状態とするといった排水弁の開閉サイクルを確実
に実現できる。

【００１６】また、他の発明は、上述の各発明のモータ
アクチュエータに加え、操作部は、出力軸の回転力を受
けて回転する回転体とし、その回転力を直線的な往復運
動に変換する機構を有し、往路で前記第１の操作をな
し、復路で第２の操作をなす構成とし、自身が下死点か
ら上死点まで回転する間においては、前記負荷の復帰力
に抗して動作することによって第１の操作をなし、自身
が上死点から下死点まで回転する間においては、負荷の
復帰力を受けてモータの回転力を受けない状態で動作し
て第２の操作をなすようにしている。

【００１７】このように構成したため、いわゆるリンク
機構を効率的に利用することとなり、構成が簡単となる
と共に、力の伝達効率が良いものとなる。また、本発明
を、たとえば排水弁開閉装置に適用することにより、弁
開閉操作部が１回転する間に、排水弁を全閉状態から全
開状態、さらに再び全閉状態とするといった排水弁の開
閉サイクルを簡単な構造で高精度、高効率な装置とする
ことができる。

【００１８】また、他の発明のモータアクチュエータ
は、駆動源としてのモータと、このモータからの駆動力
を受けて回転するカムと、このカムに設けられた凹凸部
を有するカム部によってスイッチ接片が作動することで
スイッチのオンまたはオフがなされるスイッチ機構とを
有するモータアクチュエータにおいて、カム部の凸部ま
たは凹部で形成されるスイッチ変位動作部と軸方向に隣
接して同様形状の凸部または凹部からなる係合部をカム
に設け、この係合部に係合する凹部または凸部からなる
被係合部をその内周部に有しカムの回転を他に伝達する
リング状歯車を、その被係合部がスイッチ変位動作部に
一旦はまり合う状態を経由して係合部に係合させること
で、カムとリング状歯車とをその回転方向に関して一体
化させている。

【００１９】これによって、リング状歯車を取り付ける
際は、カムに設けられたカム部形成用の凹部または凸部
をリング状歯車側の凸部または凹部に係合するように位
置合わせを行ったのちに、両者を相対移動させて（軸方
向にスライドさせて）取り付けるだけでよいので、カム
部を有するカムに、リング状歯車を簡単かつ確実に取り
付けことができる。

【００２０】また、本発明のモータアクチュエータは、
駆動源としてのモータと、このモータからの駆動力を減
速して出力軸に伝達する減速輪列と、出力軸の回転に連
動して回転し、ある状態に復帰しようとする復帰力を有
する負荷の当該復帰力に抗して回転動作することによっ
て第１の操作をなし、この第１の操作状態から所定のタ
イミングで当該負荷の復帰力を受けて、モータの回転力
を受けない状態で回転動作することによって第２の操作
をなす操作部とを構成要素として含むモータアクチュエ
ータにおいて、操作部は、出力軸が挿入される円筒部を
有し、この円筒部の側面には、モータの運転開始と停止
のタイミングを制御するためのスイッチに対するオン・
オフ制御を行う凹部と凸部を有するカム部が形成される
とともに、この操作部の円筒部の回転に連動するリング
状の歯車がその円筒部に環装されるように設けられ、円
筒部とリング状の歯車との係合状態を得るために、円筒
部側にはリング状の歯車側の内周縁側に設けられた凸部
または凹部に係合可能とするための凹部または凸部を有
し、その凹部または凸部は前記カム部を形成する凹部ま
たは凸部の延長上に形成され、この操作部を出力軸に取
り付ける際は、リング状の歯車側の凸部または凹部と円
筒部側に形成されたカム部形成用の凹部または凸部とを
係合させた状態で、操作部をスライドさせて取り付けを
行うことで、リング状の歯車側の凸部または凹部とカム
部形成用の凹部または凸部の延長上に設けられた凹部ま
たは凸部とが係合されるようにしている。

【００２１】これによって、操作部を取り付ける際は、
操作部の円筒部に設けられたカム部形成用の凹部または
凸部をリング状歯車側の凸部または凹部に係合するよう
に位置合わせを行ったのちに、操作部を出力軸の軸方向
にスライドさせて取り付けるだけでよいので、操作部の
取り付けを容易なものとすることができる。しかも、こ
うして操作部を取り付ければ自動的に操作部の円筒部と
リング状歯車との係合状態を得ることができるので、出
力軸に対する操作部の取り付け作業性を大幅に向上する
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図１から図９に基づき説明する。

【００２３】図１は、本発明のモータアクチュエータと
なる排水弁開閉制御装置の構成を示す側断面図であり、
排水弁開閉駆動源としての排水弁駆動用モータ（以下、
単にモータという）１のロータ１ａの回転力は、その回
転軸２に取り付けられたピニオン３から１番歯車４、２
番歯車５、３番歯車６、４番歯車７を介して出力歯車８
に伝達される。この出力歯車８には出力軸９が取り付け
られ、この出力軸９には弁開閉操作部１０が取り付けら
れる。ここで、モータ１とは、ロータ１ａやステータな
どから構成されるモータ部と、ピニオン３や各歯車４，
５，６，７，８等から構成される減速輪列とを有するい
わゆるギア付きモータと呼ばれている部分を指すことと
する。

【００２４】なお、１番歯車４の図１で下方には逆転防
止レバー４ａが設けられており、ロータ１ａの逆転が阻
止されるようになっている。また、モータ１は、この実
施の形態では、小型同期モータとされているが、ステッ
ピングモータ等他のモータや他の駆動源としても良い。

【００２５】また、この排水弁開閉制御装置には、制動
力発生機構としての遠心力ガバナ機構６０が設けられて
いる。この遠心力ガバナ機構６０は、弁開閉操作部１０
の閉動作時において、急激な閉動作を防止するための機
構であり、上述したモータ１から出力軸９までのモータ
１の駆動力伝達経路とは別経路に設けられる。この遠心
力ガバナ機構６０についての構成やその詳細な動作など
については後述する。

【００２６】モータ１は、金属製のモータケース７０
と、樹脂製のケース本体７１とで、その筐体が形成さ
れ、その内部に、ロータ１ａや、このモータ１の駆動力
を出力軸９に伝達するための歯車群や、出力軸９などが
保持されている。なお、モータケース７０とケース本体
７１との間には、歯車群を支持する金属製の中地板７２
が配置されている。一方、弁開閉操作部１０や遠心力ガ
バナ機構６０などはケース本体７１と蓋体７３との間に
配置され、モータ１部分とは、ケース本体７１によって
仕切られた状態で収納される。なお、ケース本体７１に
蓋体７３が装着されると、弁開閉操作部１０は、それを
構成する一部の部品（円筒部１７、円盤部１８、ロッド
係合部１９など）が蓋体７３から外部に突出した状態と
なる。

【００２７】図２は、弁開閉操作部１０とそれに直接関
連する部分を取り出して示す図であり、この図２を参照
しながらさらに説明する。なお、この操作部となる弁開
閉操作部１０とモータ１との間に、モータ１の回転力を
弁開閉操作部１０に対し継断するクラッチ機構が設けら
れている。

【００２８】弁開閉操作部１０は、その下端側に出力歯
車８の出力軸９よりもわずかに大径の軸受け孔１１が設
けられ、その軸受け孔１１の上方には上端開口部までの
間に軸受け孔１１よりも大径のコイルバネ支持孔１２が
設けられる。このコイルバネ支持孔１２にはコイルバネ
１３が圧入される。コイルバネ１３はその径を小さくす
るようにしてコイルバネ支持孔１２に圧入されることに
より、コイルバネ支持孔１２の壁面に対し、その壁面を
押し広げるような力を与えることで支持される。

【００２９】このコイルバネ１３は、弁開閉操作部１０
が出力軸９の回転に対しワンウエイクラッチ動作による
回転を可能とするために、動力伝達部材として設けられ
るもので、図２からもわかるように、その上端側の先端
部がコイルバネ１３の中心軸方向に向かって内側に折り
曲げられて形成された突出部１３ａが設けられている。
弁開閉操作部１０は、コイルバネ１３をコイルバネ支持
孔１２に圧入した状態で、その軸受け孔１１に出力軸９
を貫通させる。

【００３０】このように軸受け孔１１を貫通した出力軸
９の先端部には、弁開閉操作部１０の上方開口面側か
ら、ホルダ１４が取り付けられる。このホルダ１４は円
盤状をなし、その中心部には出力軸９の先端部が挿入さ
れる出力軸取付孔１５が設けられる。このホルダ１４
は、出力軸９の回転と共に回転するものであり、それを
可能とするために、出力軸９の先端部の横断面形状を円
形でなく、たとえば、直線部分を有する長円形とし、ホ
ルダ１４の出力軸取付孔１５側もそれに合致する形状と
している。

【００３１】また、ホルダ１４の下端側には、前述した
コイルバネ１３の突出部１３ａが挿入されるスリット１
４ａが設けられる。このホルダ１４を出力軸９に取り付
ける際は、その出力軸取付孔１５に出力軸９の先端部を
挿入するとともに、そのスリット１４ａにコイルバネ１
３の突出部１３ａが入り込むように位置決めしながら取
り付ける。また、出力軸９の先端部には、タッピングネ
ジ１６が挿入されるネジ孔９ａが設けられ、このネジ孔
９ａにタッピングネジ１６を挿入してねじ込むことによ
り、タッピングネジ１６の頭（出力軸取付孔１５よりも
大きな外径を有する）によってホルダ１４が出力軸９に
固定される。なお、コイルバネ１３の下端側の端部は、
どこにも係合しないフリーな状態となっている。

【００３２】このように、出力軸９、操作部としての弁
開閉操作部１０、コイルバネ１３およびホルダ１４によ
って、ワンウエイクラッチ機構を構成している。

【００３３】この弁開閉操作部１０は、外観的には円筒
部１７とその上端側に設けられた円盤部１８と、その円
盤部１８の外周から図２で上方に突出したロッド係合部
１９と、このロッド係合部１９に係合しているロッド２
０とを有した構成となっている。なお、円筒部１７は、
図２で下方のカム部１７ａと、上方のコイルバネ保持部
１７ｂと、遠心力ガバナ機構６０との係合を可能とする
凹部１７ｄ（この遠心力ガバナ機構６０との係合関係に
ついては後述する）で構成されている。

【００３４】カム部１７ａは、タイミングスイッチｓｗ
のオン・オフを制御をする働きをする部分で、凹部１７
ｃが設けられている（この凹部１７ｃ以外の円筒部１７
の側面が凸部として働く）。このカム部１７ａは、図３
で示されるスイッチｓｗの可動接片ｓ１の凸部Ｑが常時
接触した状態となっており、弁開閉操作部１０が回転す
ることにより、スイッチｓｗをオンまたはオフさせるよ
うになっている。なお、弁開閉操作部１０の回転とスイ
ッチｓｗのオン・オフ、さらに、それによる排水弁開閉
動作の関係などについては後に説明する。

【００３５】なお、図３は、図１を矢印Ａ方向から見た
平面図であり、スイッチｓｗの可動接片ｓ１に対するカ
ム部１７ａのカムとしての働きをわかりやすくするた
め、弁開閉操作部１０を円筒部１７のカム部１７ａで断
面として示し、図面が繁雑とならないように、遠心力ガ
バナ機構６０を構成する部品などの図示は省略されてい
る。

【００３６】このような弁開閉操作部１０は、出力軸９
の回転を受けて回転することにより、ロッド係合部１９
に係合しているロッド２０を直線的な往復運動とする。
このロッド２０の他端側には排水弁機構（図示せず）が
存在し、ロッド２０の直線的な往復運動により、排水弁
を開閉可能としている。

【００３７】なお、制御対象となる排水弁には、全閉状
態に復帰しようとする力が常時加わっており、この排水
弁を開動作させる際は、その全閉状態に復帰しようとす
る力に抗してロッド２０が排水弁を引っ張るようにして
図１の矢印ｘ方向に動作し、逆に、全開状態にある排水
弁を全閉状態とする際は、ロッド２０はその全閉状態に
復帰しようとする力を受けて図１の矢印ｘ’方向に動作
する。このような排水弁機構そのものについては、特に
本発明の要旨ではないので、それらの図示および説明は
省略する。

【００３８】ところで、コイルバネ１３は、出力軸９の
回転力を弁開閉操作部１０に対し継脱可能に伝達するワ
ンウエイクラッチとしての働きをするものであり、これ
について説明する。

【００３９】コイルバネ１３の先端部に設けられた突出
部１３ａは、前述したように、ホルダ１４のスリット１
４ａに入り込んでおり、両者は係合状態にある。また、
ホルダ１４と出力軸９は、タッピングネジ１６により固
定されているため、出力軸９が図２の矢示Ｗ方向に回転
することにより、ホルダ１４とコイルバネ１３も同時に
Ｗ方向に回転する。このコイルバネ１３が回転すること
によって、コイルバネ１３と弁開閉操作部１０のコイル
バネ支持孔１２の壁面との間の摩擦力（コイルバネ１３
がその径を大きくしようとする力による摩擦力）によっ
て、弁開閉操作部１０に対し出力軸９の回転が伝達され
る。これにより、弁開閉操作部１０は出力軸９の回転に
伴って回転する。

【００４０】なお、出力軸９のＷ方向の回転に対し、ロ
ッド２０は、全閉状態に戻ろうとする復帰力が強く働い
ているため、コイルバネ１３は、一層その径が大きくな
るように作用する。このため、弁開閉操作部１０は、出
力軸９と完全に一体化し、モータ１によって確実にＷ方
向に回転させられる。

【００４１】弁開閉操作部１０は出力軸９のＷ方向の回
転に対しては、出力軸９の回転力を受けてＷ方向に回転
するが、停止した際に、逆方向（＝Ｗ’方向）への回転
が阻止されるようになっている。すなわち、コイルバネ
は１３は、一端（突出部１３ａ）側がホルダ１４に係合
しており、弁開閉操作１０に出力軸９のＷ方向の回転と
は逆方向の力が加わったときは、コイルバネ１３にはそ
の径を大きくするような力が働くようになっている。

【００４２】これにより、コイルバネ１３とコイルバネ
支持孔１２の壁面との間の摩擦力がより大きくなり、出
力軸９と弁開閉操作部１０は、完全に一体化する。とこ
ろが、逆転防止レバー４ａによって逆転が阻止されるた
め、弁開閉操作部１０の逆方向の回転は阻止される。し
たがって、排水弁が全閉となっている状態から全開とし
た際、排水弁の全閉状態への復帰力に抗して弁開閉操作
部１０を全開状態で停止させることができる。

【００４３】一方、弁開閉操作部１０に出力軸９の回転
と同一方向（＝Ｗ方向）に一定以上の力（排水弁の全閉
状態への復帰力のように、コイルバネ１３とコイルバネ
支持孔１１の壁面との間の摩擦力より大きい力）が加わ
ったときは、その力によって弁開閉操作部１０は、コイ
ルバネ１３の側面上を滑り回転する。

【００４４】したがって、排水弁が全開となっている状
態から全閉とする際、排水弁の全閉状態への復帰力によ
って、弁開閉操作部１０を出力軸９の回転方向（＝Ｗ方
向）に出力軸９の回転とは無関係に素早く回転させるこ
とができ、排水弁を直ちに全閉状態とすることができ
る。なお、このとき、弁開閉操作部１０は、コイルバネ
１３との間に存在する摩擦力および後述する遠心力ガバ
ナ機構６０によって一定の制動力を受けながら回転す
る。なお、このような排水弁の開閉制御動作については
後に詳細に説明する。

【００４５】次にスイッチｓｗについて、図３を参照し
ながら説明する。このスイッチｓｗは可動接片ｓ１と固
定接片ｓ２からなり、可動接片ｓ１の先端部には凸部Ｑ
が設けられ、この凸部Ｑが弁開閉操作部１０の円筒部１
７のカム部１７ａを形成する凹部１７ｃに接触するよう
に配置される。

【００４６】そして、弁開閉操作部１０が回転すること
により、可動接片ｓ１が円筒部１７に設けられたカム部
１７ａを形成する凹部１７ｃに落ち込んだ状態となる
と、可動接片ｓ１は固定接片ｓ２から離れてスイッチｓ
ｗはオフとなる。そして、この状態から、弁開閉操作部
１０が回転して行くことにより、凹部１７ｃからカム部
１７ａの側面上に徐々に登って行き、凸部Ｑがあるとこ
ろにまで登った位置に到達すると、可動接片ｓ１は固定
接片ｓ２に接触する状態となり、スイッチｓｗはオンと
なる。

【００４７】このスイッチｓｗは、そのオンまたはオフ
の信号を、回転駆動しているモータ１を停止させるタイ
ミング信号として出力するもであるため、以下では、こ
のスイッチｓｗをタイミングスイッチｓｗという。つま
り、弁開閉操作部１０が回転動作しているときにおい
て、弁開閉操作部１０がある位置から回転を開始して所
定角度だけ回転した定位置に確実に停止させる制御を行
うときの基準となるタイミングを発生するものである。
その基準となるタイミング信号として、オンまたはオフ
信号を用いる。この具体的な動作については後述する。

【００４８】図４は、モータ１に対する電気的な制御を
説明するブロック図であり、排水弁開閉駆動源制御部
（以下、モータ制御部という）３１はマイコンなどから
なり、モータ１に対する駆動制御を行うものであり、そ
の駆動制御の１つとして、タイミングスイッチｓｗから
のオンまたはオフ信号を受けて、そのオンまたはオフ信
号の受信タイミングを基準にして、モータ１の駆動を時
間制御する。

【００４９】たとえば、排水の開始を示す信号を受ける
と、モータ１の回転を開始させ、排水弁を開状態とする
ように弁開閉操作部１０を回転させるが、このとき、排
水弁が全開状態となった時点でモータ１の回転を一時停
止させて、排水弁の全開状態を所定時間だけ保持する必
要がある。このような制御を行う際、回転しているモー
タ１の回転を一時停止させるためのタイミングを、タイ
ミングスイッチｓｗからのオン（またはオフ）信号によ
り得るようにしている。

【００５０】すなわち、排水弁を開状態とするためにモ
ータ１が回転し、それによって、弁開閉操作部１０も回
転し始めたとすると、その弁開閉操作部１０が回転を開
始してから、まもなく、タイミングスイッチｓｗがオン
（またはオフ）となるように設定し、タイミングスイッ
チｓｗがオン（またはオフ）となった信号を受けて、そ
のオン（またはオフ）となった時点から排水弁が全開と
なるまでの時間ｔ１を予め求めておく。そして、タイミ
ングスイッチｓｗがオン（またはオフ）となってからｔ
１時間後にモータ１の回転を停止させるように設定して
おく。これにより、排水弁が全開状態となった以降の所
定位置で確実に弁開閉操作部１０を停止させることがで
きる。

【００５１】また、本発明では、前述したように、弁開
閉操作部１０の閉動作時における急激な閉動作を防止す
るための機構として、制動力発生機構が設けられてい
る。一般に排水弁を閉めるときは、弁開閉操作部１０を
高速で回転させ一定以上の力を加えて全閉状態とするこ
とで、確実な全閉状態を得る必要があるが、このような
閉動作を行う際に問題となるのは衝撃音の発生である。
本発明では、これを防止するために、制動力発生機構と
しての遠心力ガバナ機構６０を設けている。

【００５２】この遠心力ガバナ機構６０は、図１および
図５からもわかるように、弁開閉動作部１０の円筒部１
７に環装されて円筒部１７とともに回転するリング状歯
車となる第１の増速歯車６１と、この第１の増速歯車６
１に係合する第２の増速歯車６２と、この第２の増速歯
車６２に係合する第３の増速歯６３と、この第３の増速
歯車６３の回転力を受けて制動動作を行う制動動作部６
４とから構成されている。なお、図５は、図１を矢印Ａ
方向から見た平面図であり、主に第１、第２、第３の増
速歯車６１，６２，６３の関係を示すものであり、制動
動作部６４の具体的な構成や弁開閉操作部１０などにつ
いての図示は省略されている。

【００５３】制動動作部６４は、図６に示されるよう
に、円盤状の回転板６５とこの回転板６５の上端面の外
周縁部に設けられた１対の腕部形状の制動部材６６ａ、
６６ｂからなる。この１対の制動部材６６ａ、６６ｂ
は、摩擦係数の比較的大きい部材からなり半円弧状をな
し、それぞれの基端６７ａ，６７ｂが回転板６５に立設
されている支持柱６５ａ，６５ａに支持係止され、それ
ぞれの他端６８ａ，６８ｂはフリー端となっている。

【００５４】回転板６５は、第３の増速歯車６３と一体
形成されており、固定軸７４を中心として回転する。各
制動部材６６ａ，６６ｂの根元には切り込みが入れられ
て細くされている。この構成によって、遠心力が働いた
とき、制動部材６６ａ，６６ｂが外周方向へ撓みやすく
（移動しやすく）している。

【００５５】この制動部材６６ａ，６６ｂは、回転板６
５が高速回転することによって、基端６７ａ，６７ｂを
中心に、フリー端６８ａ．６８ｂ側が外方（矢印Ｂ方
向）に広がるように回動動作する。そして、この制動部
材６６ａ、６６ｂの外側に配置される固定壁７５ａに制
動部材６６ａ，６６ｂが接触することで、摩擦力による
制動動作を行うものである。なお、この実施の形態にお
いては、制動部材６６ａ、６６ｂの外側に配置される固
定壁７５ａは、蓋体７３に設けられた制動動作部収納部
７５の内壁としている。

【００５６】すなわち、この制動動作部収納部７５は、
制動動作部６４を覆うように形成されるものであるた
め、その形状は平たい円筒形状をなし、その円筒形状の
固定壁７５ａの内側面（内壁）に制動部材６６ａ、６６
ｂが接触することによって制動動作が行われる。

【００５７】なお、この遠心力ガバナ機構６０は、弁開
閉操作部１０が一定以上の速度で回転したときにのみ制
動動作が行われる。すなわち、弁開閉操作部１０が一定
以上の速度で回転すると、第１、第２、第３の増速歯車
６１，６２，６３でさらに増速されて制動動作部６４の
回転板６５を高速回転させる。これによって、１対の制
動部材６６ａ、６６ｂが遠心力によって、回動自在に支
持された基端６７ａ，６７ｂを中心にフリー端６８ａ，
６８ｂ側が外方（図６の矢印Ｂ方向）に広がる動作を行
い、１対の制動部材６６ａ、６６ｂが制動動作部収納部
７５の固定壁７５ａの内側面に接触してその摩擦力で制
動動作がなされる。

【００５８】ところで、このような構成の遠心力ガナバ
機構６０は、弁開閉操作部１０に対し回転駆動力を与え
るための伝達機構（図１におけるロータ１ａから出力歯
車８までの伝達経路）とは別系列として設けられ、しか
も、図１および図２からもわかるように、ロータ１ａか
ら出力歯車８までの伝達経路と、第１、第２、第３の増
速歯車６１，６２，６３および制動動作部６４でなる遠
心力ガナバ機構６０は、ケース本体７１によって仕切ら
れた状態でケース本体７１と蓋体７３の間に取り付けら
れている。

【００５９】これは、遠心力ガナバ機構６０は、摩擦に
よる制動動作がなされるため、そのときに発生する熱
を、なるべく、歯車群（ピニオン３から出力歯車８まで
の減速輪列）や出力軸９などの伝達系には与えないよう
にするための配慮からなされたものである。また、モー
タ１側に遠心力ガバナ機構６０を配置すると、伝達系の
歯車との関係が複雑となり、故障しやすくなると共に、
組立の作業性が悪くなってしまう。

【００６０】また、この遠心力ガバナ機構６０を構成す
る構成要素の１つである第１の増速歯車６１と前述の円
筒部１７との係合は、図７に示すように、第１の増速歯
車６１の内周縁に形成された凸部６１ａと円筒部１７側
に形成された凹部１７ｄとが係合することによって行わ
れる。円筒部１７側に形成される凹部１７ｄは、図７か
らもわかるように、円筒部１７に形成されたタイミング
スイッチｓｗ制御用のカムとしての凹部１７ｃに軸方向
に隣接して、かつその延長上に形成される。

【００６１】これによって、円筒部１７のカム部１７ａ
の一部としての凹部１７ｃに第１の増速歯車６１の内周
縁に形成された凸部６１ａを位置合わせした状態で円筒
部１７を出力軸９に取り付ければ、第１の増速歯車６１
の凸部６１ａは、円筒部１７の凹部１７ｃをガイド溝と
して、そのまま自動的に、円筒部１７側に形成された凹
部１７ｄに導かれ、第１の増速歯車６１の凸部６１ａと
円筒部１７側に形成された凹部１７ｄとが係合するよう
になる。

【００６２】また、円筒部１７を出力軸９に取り付ける
際は、まず、第１の増速歯車６１の凸部６１ａの位置と
タイミングスイッチｓｗの凸部Ｑとの位置が対応するよ
うな位置としておき、その状態で、円筒部１７を出力軸
９に取り付けるようにすれば、円筒部１７の凹部１７ｃ
は必然的にタイミングスイッチｓｗの凸部Ｑに対応する
位置となるので、タイミングスイッチｓｗの凸部Ｑに円
筒部１７の側面がぶつかることなく、円滑に円筒部１７
の取り付けを行うことができ、円筒部１７の出力軸９へ
の取付が容易となる。

【００６３】これは、弁開閉操作部１０は、ケース本体
７１に蓋体７３を装着したあとに取り付けられるもので
あるためであり、蓋体７２が装着されると、円筒部１７
のカムとしての凹部１７ｃの位置とタイミングスイッチ
ｓｗの接点である凸部Ｑとの位置の関係が外部からでは
わかりにくいからである。

【００６４】これに対処するためには、第１の増速歯車
６１に形成された凸部６１ａを予めタイミングスイッチ
ｓｗの接点部（凸部Ｑ）に対応するようにしておけば、
あとは、円筒部１７を取り付ける際、円筒部１７の凹部
１７ｃがタイミングスイッチｓｗの接点部に対応するよ
うに、円筒部１７を出力軸９に取り付ければ、円筒部１
７の凹部１７ｃの位置とタイミングスイッチｓｗの凸部
Ｑが一致し、かつ、、円筒部１７の凹部１７ｃの延長上
に凹部１７ｄが存在するので、円筒部１７を一定位置ま
で押し込むことによって、そのまま自動的に、円筒部１
７と第１の増速歯車６１との係合状態が得られる。すな
わち、第１の増速歯車６１に形成された凸部６１ａと円
筒部１７の凹部１７ｄがその回転方向に一体化される。

【００６５】次に、本発明の実施の形態における排水弁
制御装置の具体的な動作について説明する。

【００６６】図８はモータ１の駆動状態に対する弁開閉
操作部１０の回転角度（ロッド係合部１９の位置）と排
水弁の開閉状態の関係を説明するために弁開閉操作部１
０の動作を模式化して示すものである。

【００６７】まず、ロッド係合部１９がｐ０の位置（下
死点）にある状態では、排水弁は全閉状態であるとし、
このときの弁開閉操作部１０の回転角度を０度とする。
このような状態において、今、排水弁を開く操作を行う
と、モータ制御部３１は、モータ１に対し、駆動信号を
与える。これによりモータ１は回転を開始し、弁開閉操
作部１０は、図８の矢印Ｗ方向に回転し始める。そし
て、弁開閉操作部１０が１０度回転したところで（ロッ
ド係合部１９がｐ１の位置）、タイミングスイッチｓｗ
がオン状態となるとする。

【００６８】このタイミングスイッチｓｗからのオン信
号は、モータ制御部３１に送られ、モータ制御部３１で
はオン信号を受け取った時点から時間のカウントを開始
する。一方、弁開閉操作１０は、さらに回転を続け、ロ
ッド係合部１９がｐ０の位置から２０度回転したところ
で（ｐ２の位置）、排水弁が開き始めるとする。モータ
１は、さらに回転を続け、これにより、弁開閉操作部１
０もさらに回転を続ける。弁開閉操作部１０がさらに回
転を続けると、排水弁は開かれて行き、やがて、排水弁
は全開状態となる。

【００６９】そして、ロッド係合部１９がｐ０の位置か
ら１６５度回転したｐ３の位置に達すると、モータ制御
部３１は、モータ１の駆動を停止させる。つまり、モー
タ制御部３１は、タイミングスイッチｓｗからのオン信
号を受け取った時点から時間のカウントを開始し、予め
定められた一定時間（ｔ１時間とする）をカウントする
と、モータ１の駆動を停止させる。この時、ロッド係合
部１９は、ｐ３の位置となる。

【００７０】この一定時間ｔ１は、タイミングスイッチ
ｓｗからのオン信号を受け取った時点から排水弁が全開
状態となるに十分な時間を予め計測しておいて、それに
基づいて設定する。なお、排水弁は実際にはもっと早い
時点で全開状態となるが十分な余裕を持たせてモータ１
の駆動を停止させる。また、モータ１の回転が停止する
ｐ３の位置は、上死点の手前であり、排水弁の全閉状態
への復帰力により弁開閉操作部１０には矢印Ｗと反対方
向に引き戻される力が働く。しかし、このとき、弁開閉
操作部１０は、矢印Ｗ方向と逆方向への回転が阻止され
るようになっているので、モータ１は、ロッド係合部１
９をｐ３の位置としたままで停止状態を保持する。

【００７１】この状態で、排水が終了し排水弁を再び閉
じるような指令がモータ制御部３１に出されると、モー
タ制御部３１は、モータ１を駆動する信号を出力する。
これにより、モータ１は回転を再開し、弁開閉操作部１
０はロッド係合部１９がｐ３の位置から回転し始める。
そして、ロッド係合１９が上死点（ｐ０から１８０度回
転したｐ４の位置）に達し、その上死点をわずかに過ぎ
た位置（ｐ０から２００度程度回転したｐ５の位置）に
達すると、排水弁の全閉状態への復帰力が十分働き始め
る。そして、弁開閉操作部１０は、その復帰力で引っ張
られ、かなりの速度で回転し、ロッド係合部１９がｐ７
の位置（ｐ０から３４０度の位置）に達する。

【００７２】ロッド係合部がこのｐ７の位置に達すると
排水弁が全閉状態となる。このように、排水弁を閉める
ときは、弁開閉操作部１０を高速で回転させ一定以上の
力を加えて全閉状態とする。これは、排水弁を閉めると
きは、一定以上の力を加えて瞬時に閉じた方が確実な全
閉状態が得られるからである。ただし、この実施の形態
では、このような弁の閉動作時おいては、コイルバネ１
３による摩擦力や遠心力ガバナ機構６０により制動力が
生ずるため、従来のような衝撃音は発生しない。なお、
コイルバネ１３の摩擦力のみでは、閉速度が速くなりす
ぎるため、衝撃音が発生する。しかし、用途や他の機構
との関係によっては、衝撃音がある程度生じても良い場
合があり、そのような場合には遠心力ガバナ機構６０を
設けないようにしても良い。

【００７３】なお、ロッド係合部１９が上死点をわずか
に過ぎた位置（ｐ５の位置）から、排水弁の全閉状態へ
の復帰力によって引っ張られて、ｐ７の位置に達する前
のｐ６の位置（ｐ０から３２０度の位置）に達したとき
に、タイミングスイッチｓｗがオフする。

【００７４】このタイミングスイッチｓｗからのオフ信
号は、モータ制御部３１に送られ、モータ制御部３１で
はオフ信号を受け取った時点から時間のカウントを開始
する。一方、弁開閉操作部１０はさらに回転を続け、ロ
ッド係合部１９がｐ０の位置から３６０度回転（１回
転）したところで、モータ制御部３１はモータ１の駆動
を停止させる。つまり、モータ制御部３１は、タイミン
グスイッチｓｗからのオフ信号を受け取った時点から時
間のカウントを開始し、予め定められた一定時間（ｔ２
時間とする）をカウントすると、モータ１の駆動を停止
させる。この位置は、ロッド係合部１９がｐ０の位置、
つまり、下死点となる。

【００７５】この一定時間ｔ２は、タイミングスイッチ
ｓｗからのオフ信号を受け取った時点からロッド係合部
１９がｐ０の位置（下死点）に達する時間を予め計測し
ておいてそれに基づいて設定する。なお、排水弁は、下
死点よりも早い位置で全閉状態とし、さらに排水弁を押
し込むような動作を行うことで確実な全閉状態を得るよ
うにしている。

【００７６】ところで、上死点をわずかに過ぎたｐ５の
位置から排水弁が全閉となるｐ７の位置までは、前述し
たように、排水弁の全閉状態への復帰力によって引っ張
られ、弁開閉操作部１０は高速で回転するが、これは、
コイルバネ１３によるワンウエイクラッチ機構により可
能となるものである。

【００７７】すなわち、弁開閉操作部１０は、前述した
ように、出力軸９の回転力がコイルバネ１３によるワン
ウエイクラッチにより継脱可能に伝達されるようになっ
ている。図８において、ｐ０からｐ４までは、出力軸９
の回転力が弁開閉操作部部１０に対しコイルバネ１３を
介して伝達され、一方向回転を行って矢印Ｗ方向に回転
する。しかし、ｐ４の位置を過ぎてからは、ロッド係合
部１９に対し排水弁の全閉状態への復帰力が加わると、
弁開閉操作部１０のコイルバネ支持孔１２の壁面がコイ
ルバネ１３の側面上を滑って回転するようになる。

【００７８】このように、弁開閉操作部１０の回転方向
に一定以上の大きな力（コイルバネ１３とコイルバネ支
持孔１２の壁面との間の摩擦力以上の力）が働くと、出
力軸９の回転力が解除された状態で、弁開閉操作部１０
の回転方向に働く一定以上の大きな力（排水弁の全閉状
態への復帰力）によって弁開閉操作部１０が回転し始め
る。

【００７９】これにより、弁開閉操作１０が高速で回転
して排水弁を即座に全閉状態とすることができる。な
お、この弁開閉操作１０が高速で回転することによる排
水弁の全閉動作時において、確かに、弁開閉操作部１０
は、高速で回転して排水弁を全閉とする位置にまで回転
するが、弁開閉操作部１０のコイルバネ支持孔１２の壁
面がコイルバネ１３の側面上を摺動して回転する。した
がって、弁開閉操作部１０は、コイルバネ支持孔１１の
壁面とコイルバネ１３との間に存在するある程度の摩擦
力によって一定の制動力を受けながら回転する。しか
も、本発明では、遠心力ガバナ機構６０が設けられてい
て、この遠心力ガバナ機構６０による制動動作が行わ
れ、それによる制動力を受けながら回転して弁を閉動作
させる。

【００８０】この遠心力ガバナ機構６０の動作について
説明する。遠心力ガバナ機構６０は、前述したように、
弁開閉動作部１０の円筒部１７が回転すると、この円筒
部１７に係合している第１の増速歯車６１が回転し、さ
らに、第２の増速歯車６２、第３の増速歯車６３によっ
て増速されて制動動作部６４の回転板６５が高速回転す
る。

【００８１】このように、この制動動作部６４の回転板
６５は、第１，第２，第３の増速歯車車６１，６２，６
３を介してその回転力を受けているため、弁開閉動作部
１０における円筒部１７の回転速度に対し、より大きな
回転速度で回転するようになっている。したがって、弁
開閉動作部１０の回転が一定以上の速度（たとえば、図
８のｐ５以降の復帰力による回転時の回転速度）で回転
すると、制動動作部６４の回転板６５が高速回転を行
い、その回転板６５に設けられた制動部材６６ａ，６６
ｂが回転板６５の回転による遠心力で外側に広がり、蓋
体７３に形成された制動動作部収納部７５の固定壁７５
ａの内側面に接触し、固定壁７５ａとの間の摩擦力によ
って制動力が働く。

【００８２】これによって、排水弁の全閉状態への復帰
力のみによる引っ張り力で、フリーな状態で排水弁が一
気に閉じられるときのように、大きな衝撃音が発生する
ことはない。しかも、排水弁の全閉状態への復帰力によ
り、ロッド２０は一定以上の移動速度が得られるので、
確実な全閉状態を得ることが可能となる。

【００８３】また、遠心力ガバナ機構６０による制動力
は、制動部材６６ａ，６６ｂと蓋体７３に設けられる制
動動作部収納部７５の固定壁７５ａに働く摩擦力によっ
て得られ、この摩擦力は回転が速くなるほど大きくなる
ので、弁開閉制御部１０の回転速度は安定したものとな
る。このため、弁開閉操作に要する時間も安定し、これ
によって、タイミングスイッチｓｗをオフさせるタイミ
ングのバラツキを殆どなくすことができる。これによっ
て、信号制御系の動作に安定性を持たせることができ、
高精度な制御が可能となる。

【００８４】なお、この遠心力ガバナ機構６０による制
動動作は、円筒部１７が一定以上の速度で回転したとき
にのみ行われる。すなわち、弁開閉操作部１０が排水弁
の全閉状態への復帰力により、一気に回転する動作（図
８におけるｐ５以降の動作）を行う際は、円筒部１７は
一定以上の速度で回転し、円筒部１７がモータ１の回転
力を受けて回転している間（ｐ０からｐ５まで）は、一
定以上の速度とはならない。したがって、円筒部１７が
モータ１の回転力を受けて回転している間（ｐ０からｐ
５まで）は、第１、第２、第３の増速歯車６１，６２，
６３による増速回転が行われたとしても、円筒部１７が
一定以上の速度となるほどの増速はなされず、制動部材
６６ａ，６６ｂには大きな遠心力は働かない。このた
め、制動部材６６ａ，６６ｂは、固定壁７５ａに摺接す
ることはなく、制動動作は行われない。

【００８５】すなわち、この遠心力ガバナ機構６０は、
一定以上の遠心力が生じたときにのみ、その制動部材６
６ａ，６６ｂが固定壁７５ａに摺接することとなるの
で、その一定以上の遠心力が生じるまでは制動力は働か
ないこととなる。しかも、制動力が効き始めると、遠心
力が大きくなればなるほど摩擦力が大きくなり、大きな
制動力を発生する。このため、速い速度のときは強い制
動を効かすことができ、ゆっくり移動するときは弱い制
動力となる。この結果、ロッド２０の移動速度を安定化
させると共に、確実な全閉が可能となる。

【００８６】図９は、以上説明した動作をダイヤグラム
として示すものである。初期状態では、ロッド係合部
は、下死点（ｐ０の位置）にあり、この状態から、モー
タ１が駆動を開始すると、タイミングスイッチｓｗの可
動接片ｓ１の凸部Ｑは、弁開閉操作部１０におけるカム
部１７ａの凹部１７ｃにあり、タイミングスイッチｓｗ
はオフ状態にある。モータ１の回転により弁開閉操作部
１０が回転を開始すると、タイミングスイッチｓｗの可
動接片ｓ１の凸部Ｑは、弁開閉操作部１０におけるカム
部１７ａの凹部１７ｃから側面部に徐々に登って行くよ
うになり、弁開閉操作部１０が１０度回転したところで
（ロッド係合部１９がｐ１の位置）、タイミングスイッ
チｓｗがオン状態となる。

【００８７】弁開閉操作部１０は、さらに回転を続け、
ロッド係合部がｐ０の位置から２０度回転したところで
（ｐ２の位置）排水弁が開き始め、モータ１がさらに回
転を続け、弁開閉操作部１０も回転を続けると、排水弁
は全開状態となる。その後、ロッド係合部１９がｐ３の
位置に達すると、モータ制御部３１によってモータ１の
駆動が停止される。つまり、モータ１はタイミングスイ
ッチｓｗがオンとなってからｔ１時間後に停止する。

【００８８】そして、しばらくの間、ロッド係合部１９
はｐ３の位置のまま停止状態を保持し（排水弁全開状
態）、排水が終了し排水弁を再び閉じるような指令がモ
ータ制御部３１に出されると、モータ制御部３１は、モ
ータ１を駆動する信号を出力する。これにより、モータ
１は回転を再開し、弁開閉操作部１０も回転を再開し、
ロッド係合部１９がｐ３の位置から動き始める。そし
て、ロッド係合部１９が上死点（ｐ４の位置）をわずか
に過ぎたｐ５の位置に達すると、排水弁の全閉状態への
復帰力によって引っ張られ、弁開閉操作部１０は高速回
転し、ロッド係合部１９が直ちにｐ７の位置に達する。
ロッド係合部１９がこのｐ７の位置に達すると、排水弁
が全閉状態となる。なお、タイミングスイッチｓｗは、
ｐ７の位置に達する前のｐ６の位置（ｐ０から３２０度
の位置）に達したときにすでにオフしている。

【００８９】ロッド係合部１９がｐ７の位置に達する
と、ロッド係合部１９に加わる排水弁の全閉状態への復
帰力は無くなり、その後は、モータ１の回転によって弁
開閉操作部１０はさらに回転を続け、ロッド係合部１９
がｐ０の位置から３６０度回転（１回転）したところ
で、モータ制御部３１の制御によってモータ１の駆動が
停止する。つまり、モータ１はタイミングスイッチｓｗ
がオフとなった時点からｔ２時間後に停止するような制
御が行われる。

【００９０】なお、ロッド係合部１９がｐ５の位置に達
した以降は、遠心力ガバナ機構６０による制動動作が行
われた状態で閉動作が行われる。すなわち、ロッド係合
部１９がｐ５の位置に達した以降は、弁開閉操作部１０
は高速で回転し、それによって、遠心力ガバナ機構６０
における制動動作部６４の制動部材６６ａ，６６ｂが遠
心力を受けて外側に広がり、蓋体７３の制動動作部７５
の固定壁７５ａと接触することによる摩擦力によって制
動力が生じる。その制動力は、ｐ６の手前付近で最大と
なり、それ以降は円筒部１７の回転動作の終了とともに
制動動作も終了する。

【００９１】以上が弁開閉操作部１０が１回転すること
による排水停止状態から排水状態となって再び排水停止
となる１サイクル分の動作である。

【００９２】以上のような実施の形態では、モータ１の
回転を出力する出力軸９と排水弁の開閉制御を行う弁開
閉操作部１０との間にコイルバネ１３を介在し、このコ
イルバネ１３と弁開閉操作部１０との間の摩擦力を利用
してワンウエイクラッチ機構を持たせるようにしてい
る。これにより、きわめて簡単な構造ながら確実な排水
弁の開閉制御が可能となる。また、排水弁を全閉とする
際、弁開閉操作部１０は、コイルバネ１３の側面上を摺
動するようにして回転するとともに、遠心力ガバナ機構
６０による制動力を受けて回転を行うので、排水弁の全
閉状態への復帰力によって、何の抵抗もなくフリーな状
態で勢いよく一気に閉じられることがなく、閉じられる
際に衝撃音を発生することがなく、静かに排水弁を全閉
状態とすることができる。

【００９３】また、前述したように、遠心力ガバナ機構
６０による制動力は、制動部材６６ａ，６６ｂと蓋体７
３に設けられる制動動作部収納部７５の固定壁７５ａに
働く摩擦力によって得られ、この摩擦力は、遠心力が大
きくなるほどおおきくなるため、弁開閉制御部１０の回
転速度は安定したものとなり、弁開閉操作に要する時間
も安定し、これによって、タイミングスイッチｓｗをオ
フさせるタイミングのバラツキを殆どなくすことができ
る。これによって、信号制御系の動作に安定性を持たせ
ることができ、高精度な制御が可能となる。

【００９４】さらに、モータ１の停止制御をタイミング
スイッチｓｗのオンとオフ信号を用いてオンまたはオフ
となった時点からの時間制御によってモータ１の回転を
停止するようにしている。したがって、１つのスイッチ
から得られるオンまたはオフの信号を用いるだけで、弁
開閉操作部１０の停止位置制御を行うことができるの
で、タイミングスイッチはオンとオフの状態を得ること
のできる単純なオン・オフスイッチを用いるだけでよ
く、低コスト化を図ることができ、かつ、信号処理も単
純なものとすることができる。

【００９５】なお、タイミングスイッチｓｗのオンとオ
フは、時間制御を行うための開始点を決定するために用
いるだけであるので、オンとオフを前述の例とは逆にし
てもよい。つまり、前述の例では、ｐ１の位置でタイミ
ングスイッチｓｗをオンさせそのオン信号からｔ１時間
後にモータ１を停止させ、ｐ６の位置でタイミングスイ
ッチｓｗをオフさせて、このオフ信号を用いてｔ２時間
後にモータ１を停止させるようにしたが、ｐ１の位置で
オフさせ、このオフ信号からｔ１時間後にモータ１を停
止させ、ｐ６の位置でタイミングスイッチｓｗをオンさ
せ、このオン信号を用いてｔ２時間後にモータ１を停止
させるようにしてもよい。

【００９６】なお、上述の各実施の形態は、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。たとえば、弁開閉操作部１０に対
してワンウエイクラッチの動作を可能とする機構として
は、動作音に多少難があるがラチェット式としてもよ
く、さらには、１８０度以上の遊びを持ったカップリン
グ式としてもよい。また、コイルバネ利用のワンウエイ
クラッチとしては、出力軸９と弁開閉操作部１０の一体
化をバネの拡開方向で行うのではなく、巻き締め方向で
行うものにしてもよい。

【００９７】また、前述の実施の形態では、排水弁を閉
じる動作の際、タイミングスイッチｓｗのオフ信号を用
いて、このオフ信号から一定時間後（ロッド係合部１９
が下死点に到達する時間）に、モータ１の駆動を停止す
るというような制御を行うようにしたが、オフ信号を用
いた時間制御を行わなくても、たとえば、排水弁が完全
な閉状態となる位置を予め調べておき、ロッド係合部１
９がその位置を通過したとき、タイミングスイッチｓｗ
をオフさせ、そのタイミングスイッチｓｗのオフ信号を
そのまま用いてタイミングスイッチｓｗがオフとなった
と同時にモータ１を停止させるようにしてもよい。

【００９８】さらには、全閉状態での停止は、タイミン
グスイッチｓｗの信号を全く利用せず、排水弁の復帰力
によって停止した位置で停止させるようにしても良い。
このとき、モータ１は、駆動開始後、Ｐ５の位置を過ぎ
た直後に停止させるようにするのが好ましい。

【００９９】また、遠心力ガバナ機構６０は、前述の実
施の形態で示したような形式のものに限られるものでは
なく、種々の形式の遠心力ガバナ機構、たとえば腕部を
両端で支持し、その中央が外方に拡がる構造や、腕部に
重りを入れて遠心力を働かせ易くした構造の遠心力ガバ
ナ機構などを使用できることは勿論である。

【０１００】また、前述の実施の形態においては、遠心
力ガバナ機構６０を構成する第１の増速歯車６１と排水
弁開閉部１０の円筒部１７とを係合させるために、第１
の増速歯車６１側に凸部を設け、円筒部１７側に凹部を
設けるようにしたが、これは逆でもよい。すなわち、第
１の増速歯車６１側に凹部を設け、円筒部１７側に第１
の増速歯車６１側の凹部に係合する凸部を設けるように
してもよい。その場合、円筒部１７に設けられたカムと
しての凹部と凸部の関係を逆に形成（図２における凹部
１７ｃ部分を凸部とする）し、それに伴って、タイミン
グスイッチｓｗのオンとオフを、円筒部１７の凸部でオ
フ、凹部（円筒部１７側面における凸部以外の側面）に
おいてオンとなるような設定とすればよい。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータア
クチュエータでは、第２の操作をなすための動作を行う
際、一気に動作が行われることなく一定の制動力を受け
ながら動作するので、簡単な機構で衝撃音の発生を防止
でき動作音を殆どなくすことができる。すなわち、排水
弁の開閉動作の確実性、機構のより一層の単純化を図る
ことができるとともに、排水弁の閉動作における衝撃音
の問題を大幅に改善し、かつ、低コスト化も可能とな
る。

【０１０２】したがって、本発明を洗濯機などの排水弁
に適用することにより、排水制御時の運転を静かなもの
とすることができる。また、本発明によれば、制動力発
生機による制動力は、制動部材と固定側の部材との間に
働く摩擦力によって得られ、この摩擦力は殆ど一定に保
たれるため、第２の操作がたとえば弁の閉動作であると
すれば、弁開閉制御部の動作速度は安定したものとな
り、弁解閉操作に要する時間も安定し、これによって、
信号制御系の動作に安定性を持たせることができ、高精
度な制御が可能となる。

【０１０３】また、他の発明では、リング状歯車を取り
付ける際、カムに設けられたカム部形成用の凹部または
凸部をリング状歯車側の凸部または凹部に係合するよう
に位置合わせを行ったのちに、両者を相対移動させて
（軸方向にスライドさせて）取り付けるだけでよいの
で、カム部を有するカムに、リング状歯車を簡単かつ確
実に取り付けことができる。

【０１０４】さらに、他の発明では、操作部を取り付け
る際、操作部の円筒部に設けられたカム部形成用の凹部
または凸部をリング状歯車側の凸部または凹部に係合す
るように位置合わせを行ったのちに、操作部を出力軸の
軸方向にスライドさせて取り付けるだけでよいので、操
作部の取り付けを容易なものとすることができる。しか
も、こうして操作部を取り付ければ自動的に操作部の円
筒部とリング状歯車との係合状態を得ることができるの
で、出力軸に対する操作部の取り付け作業性を大幅に向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である排水弁開閉制御装置
の構成を説明する側断面図である。

【図２】図１で示した排水弁制御装置における弁開閉操
作部およびそれに関連する部分の構成を示す分解斜視図
である。

【図３】図１で示した排水弁制御装置の平面図であり、
弁開閉操作部についてはそのカム部のみを断面で示した
図である。

【図４】図１で示した排水弁開閉制御装置におけるモー
タ駆動制御を説明する電気的な構成図である。

【図５】図１で示した排水弁制御装置の平面図であり、
遠心力ガバナ機構における第１から第３の増速歯車の関
係を主に示した図である。

【図６】図１で示した排水弁制御装置に用いられる遠心
力ガバナ機構の制動動作部を示す平面図である。

【図７】図１で示した排水弁制御装置中の遠心力ガバナ
機構の第１の増速歯車と円筒部との関係を説明する図で
ある。

【図８】本発明の実施の形態である排水弁開閉制御装置
の動作を説明するために弁開閉操作部の動きを模式的に
示す図である。

【図９】本発明の実施の形態である排水弁開閉制御装置
の動作を説明するためのダイヤグラムである。

【符号の説明】

１モータ（排水弁開閉のための駆動源）９出力軸（クラッチ機構の一部）１０弁開閉操作部（クラッチ機構の一部）１２コイルバネ支持孔（クラッチ機構の一部）１３コイルバネ（クラッチ機構の一部）１４ホルダ（クラッチ機構の一部）１７円筒部１７ａカム部１７ｂコイルバネ保持部１７ｃ凹部１７ｄリング状歯車（第１の増速歯車）が係合する凹
部１９ロッド係合部２０ロッド６０遠心力ガバナ機構（制動力発生機構）６１第１の増速歯車（増速輪列の一部）６２第２の増速歯車（増速輪列の一部）６３第３の増速歯車（増速輪列の一部）６４制動動作部６５回転板６６ａ，６６ｂ制動部材７３蓋体７５制動動作部収納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川和憲長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内 (72)発明者和田隆平長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内 (72)発明者篠原義徳長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内Ｆターム(参考） 3B155 AA18 BA03 BB04 FC03 HB19 HB23 HB25 HB27 HB29 MA01 MA02 MA07 3H062 AA05 BB33 CC02 DD03 EE03 EE06 FF11 HH07 5H607 AA04 AA12 BB01 BB07 BB10 BB14 CC03 EE03 EE07 EE31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源としてのモータと、このモータからの駆動力を減速して出力軸に伝達する減
速輪列と、上記出力軸の回転に連動し、ある状態に復帰しようとす
る復帰力を有する負荷の当該復帰力に抗して動作するこ
とによって第１の操作をなし、この第１の操作をなした
状態から所定のタイミングで上記負荷の復帰力を受けて
上記モータの回転力を受けない状態で動作することによ
って第２の操作をなす操作部と、この操作部と上記モータとの間に設けられ、モータの回
転力を当該操作部に対し継断するクラッチ機構と、上記減速輪列とは別経路に設けられ、上記操作部が上記
第２の操作をなすための動作を回転力として受けて、そ
の回転力を増速させる増速輪列およびこの増速輪列の出
力歯車に設けられ上記操作部の動作に対し制動力を与え
る制動動作部からなる制動力発生機構と、を有することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】前記クラッチ機構は、前記出力軸が予め
定めた一方向に回転したときはその回転力を継状態と
し、前記出力軸が前記予め定めた一方向とは反対方向に
回転したときはその回転力を断とする動力伝達部材を有
するワンウエイクラッチとし、前記制動力発生機構は、
前記操作部の前記第２の操作が一定以上の動作速度でな
されると、前記操作部の動作に対し制動力を与えるよう
にしたことを特徴とする請求項１記載のモータアクチュ
エータ。
【請求項３】前記ワンウエイクラッチは、前記出力軸
と前記操作部とを同軸上に構成し、両者の間に前記動力
伝達部材としてのコイルバネを介在させてなり、前記第
１の操作をなす際は、このコイルバネの径方向に働く弾
性力によって生じる摩擦力により、前記出力軸の回転力
を前記操作部に伝達し、前記第２の操作をなす際は、上記コイルバネの上記径の
変化とは逆方向の変化による摩擦力の減少によって、前
記操作部を滑り回転可能としたことを特徴とする請求項
２記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】前記操作部は、前記出力軸の回転力を受
けて回転する回転体とし、その回転力を直線的な往復運
動に変換する機構を有し、往路で前記第１の操作をな
し、復路で第２の操作をなす構成とし、自身が下死点か
ら上死点まで回転する間においては、前記負荷の復帰力
に抗して動作することによって前記第１の操作をなし、
自身が上死点から下死点まで回転する間においては、前
記負荷の復帰力を受けて前記モータの回転力を受けない
状態で動作して前記第２の操作をなすことを特徴とする
請求項１から３のいずれか１項に記載のモータアクチュ
エータ。
【請求項５】駆動源としてのモータと、このモータか
らの駆動力を受けて回転するカムと、このカムに設けら
れた凹凸部を有するカム部によってスイッチ接片が作動
することでスイッチのオンまたはオフがなされるスイッ
チ機構とを有するモータアクチュエータにおいて、上記
カム部の凸部または凹部で形成されるスイッチ変位動作
部と軸方向に隣接して同様形状の凸部または凹部からな
る係合部を上記カムに設け、この係合部に係合する凹部
または凸部からなる被係合部をその内周部に有し上記カ
ムの回転を他に伝達するリング状歯車を、その被係合部
が上記スイッチ変位動作部に一旦はまり合う状態を経由
して上記係合部に係合させることで、上記カムと上記リ
ング状歯車とをその回転方向に関して一体化させたこと
を特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項６】駆動源としてのモータと、このモータか
らの駆動力を減速して出力軸に伝達する減速輪列と、上
記出力軸の回転に連動して回転し、ある状態に復帰しよ
うとする復帰力を有する負荷の当該復帰力に抗して回転
動作することによって第１の操作をなし、この第１の操
作状態から所定のタイミングで当該負荷の復帰力を受け
て上記モータの回転力を受けない状態で回転動作するこ
とによって第２の操作をなす操作部とを構成要素として
含むモータアクチュエータにおいて、上記操作部は、上記出力軸が挿入される円筒部を有し、
この円筒部の側面には、上記モータの運転開始と停止の
タイミングを制御するためのスイッチに対するオン・オ
フ制御を行う凹部と凸部を有するカム部が形成されると
ともに、この操作部の円筒部の回転に連動して回転する
リング状の歯車がその円筒部に環装されるように設けら
れ、上記円筒部と上記リング状の歯車との係合状態を得るた
めに、上記円筒部側には上記リング状の歯車側の内周縁
側に設けられた凸部または凹部に係合可能とするための
凹部または凸部を有し、その凹部または凸部は前記カム
部を形成する凹部または凸部の延長上に形成され、この
操作部を上記出力軸に取り付ける際は、上記リング状の
歯車側の凸部または凹部と上記円筒部側に形成されたカ
ム部形成用の凹部または凸部とを係合させた状態で、上
記操作部をスライドさせて取り付けを行うことで、上記
リング状の歯車側の凸部または凹部と上記カム部形成用
の凹部または凸部の延長上に設けられた上記凹部または
凸部とが係合されることを特徴とするモータアクチュエ
ータ。