JP2005282034A - 自動開閉ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 蓋材を電動で開閉中に手動による開閉が行われても、故障が発生しない自動開閉ユニットを提供すること。
【解決手段】 自動開閉ユニット１０は、蓋材の中折れ部で蓋材の開閉を自動的に行うためのものであり、ユニットケース２０内には、モータ４０、このモータ４０の動力を出力軸３０に向けて伝達する動力伝達機構５０、および出力軸３０がこの順に配置され、動力伝達機構５０では、モータ４０の側から出力軸３０の側に向けて第１の減速部６０、第２の減速部７０、およびトルクリミッタ８０がこの順に構成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、洗濯機などの蓋材に対する自動開閉ユニットに関するものである。

洗濯機の蓋材に対する自動開閉ユニットとしては、モータからの出力をクランクアームやレバーなどを用いた動力伝達機構を介して伝達し、蓋材を回動させてその開閉を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０７−１１６３８４号公報

家電製品などの場合、蓋材の取り扱いがマニュアル通りにされないことが多々ある。例えば、洗濯機の場合、蓋材に対する電動による駆動が休止中のみ手動での開閉が許容されているにもかかわらず、蓋材を電動で駆動中に手動で蓋材が開閉されてしまうことが多々ある。このような場合、従来の開閉装置では、動力伝達機構に過大な力が加わって故障してしまうという問題点がある。

また、従来のように、クランクアームやレバーなどを用いた動力伝達機構では、クランクアームやレバーを回動させるために大きなスペースを必要とするため、小型化できないという問題点がある。さらに、クランクアームやレバーなどを用いると、指を挟むなどの危険性があるため、家電製品には向かないという問題点もある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、蓋材を電動で開閉中に手動による開閉が行われても、故障が発生しない自動開閉ユニットを提供することにある。

また、本発明の課題は、さらに、小型化に適した自動開閉ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、蓋材を開方向あるいは閉方向の少なくとも一方に駆動するためのモータと、該モータの動力を当該モータから動力出力部に向けて伝達する動力伝達機構とを有する自動開閉ユニットにおいて、前記駆動力伝達機構は、前記モータから前記動力出力部への動力伝達経路の途中位置にトルクリミッタを備えていることを特徴とする。

本発明に係る開閉ユニットは、モータから出力部への動力伝達経路の途中位置にトルクリミッタが構成されているため、蓋材を電動で開閉中に利用者が手動で蓋材を開閉すると、トルクリミッタが空回りする。従って、過大な力が動力伝達機構などに加わらないので、部品の破損が発生しない。

本発明において、前記トルクリミッタは、前記モータの回転出力が入力される入力側部材と、前記モータの回転出力を出力する出力側部材とを備え、前記モータの回転軸の回転中心軸線、前記入力側部材の回転中心軸線、および前記出力側部材の回転中心軸線とが同一の軸線上にあることが好ましい。

例えば、前記トルクリミッタは、前記入力側部材の外周面で軸線方向に延びた溝と、該溝内に収納されたピンと、前記出力側部材に保持されて前記ピンを前記溝内に向けて付勢するバネとを備えている。このように構成すると、開閉ユニットにトルクリミッタを付加した場合でも、大きなスペースを必要とせず、かつ、動力の伝達を効率よく行うことができる。

本発明において、前記動力伝達機構は、さらに前記モータによる前記蓋材の駆動を補助するアシスト機構を備えていることが好ましい。このように構成すると、出力トルクが比較的小さなモータであっても、蓋材を余裕をもって駆動することができる。

本発明において、前記モータおよび前記動力伝達機構は、前記蓋材側に取り付けられていることが好ましい。

本発明において、前記蓋材は、例えば、先端側部材と基端側部材とがヒンジ結合された中折れ部を備えており、この場合、前記モータおよび前記動力伝達機構は、当該中折れ部に取り付けられて前記蓋材を前記折れ部で折れ曲がった状態および平伏した状態とに切り換えることが好ましい。

本発明において、前記蓋材は、洗濯機の蓋である。

本発明に係る開閉ユニットは、モータから出力部への動力伝達経路の途中位置にトルクリミッタが構成されているため、自動で蓋材を開閉中に利用者が手動で蓋材を開閉すると、トルクリミッタが空回りする。従って、過大な力が動力伝達機構などに加わらないので、部品の破損が発生しない。それ故、蓋材を電動で開閉中か否かにかかわらず、手動による開閉が可能であり、便利である。

図面を参照して、本発明を適用した蓋材の開閉ユニットを説明する。

（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用された蓋材の開閉ユニットの使用形態の一例を示す説明図である。図２は、本発明に係る開閉ユニットの外観を示す側面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２に示す開閉ユニットを基端側カバーからみた説明図、図２のＢ−Ｂ線で切断したときの断面図、および先端側カバーからみた説明図である。図４は、本発明に係る開閉ユニットを図３（Ｃ）のＡ−Ａ線で切断したときの断面図である。図５（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る開閉ユニットに構成したトルクリミッタの説明図であり、図５（Ａ）は動力を伝達可能な通常状態を示し、図５（Ｂ）は、動力の伝達を遮断している状態を示している。

図１（Ａ）に示す蓋材１は、洗濯機の開口（図示せず）を開閉する蓋材であり、基端側部材１１と先端側部材１２とがヒンジ結合された中折れ部１３を備えている。従って、蓋材１が中折れ部１３で延びて基端側部材１１と先端側部材１２が展開した状態で洗濯機の開口を塞ぐ一方、図１（Ｂ）に示すように、基端側部材１１と先端側部材１２が中折れ部１３で折れ曲がった状態で洗濯機の開口を開放することができる。このような開動作の際、基端側部材１１は、その端部に形成されている回転中心軸１６周りに回転して起立するとともに、先端側部材１２の端部に形成されているピン１７が洗濯機の開口付近でガイドされる。

本形態の自動開閉ユニット１０は、蓋材１の中折れ部１３に配置されており、蓋材１を図１（Ａ）に示す閉状態から図１（Ｂ）に示す開状態に駆動する。また、自動開閉ユニット１０は、蓋材１を図１（Ｂ）に示す開状態から図１（Ａ）に示す閉状態に駆動することもできる。

自動開閉ユニット１０は、図２および図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、基端側カバー２１、ケース２２、および先端側カバー２２からなるユニットケース２０を有しており、ユニットケース２０からは、後述するモータおよびポテンショメータへの配線２９が引き出されている。ユニットケース２０は、基端側カバー２１と先端側カバー２３とがタップネジ２４で連結されており、タップネジ２４によって、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す基端側部材１１の中折れ部１３付近にユニットケース２０を取り付けるようになっている。また、先端側カバー２３からは出力軸３０がユニットケース２０と同軸状に突き出ており、この出力軸３０は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す先端側部材１２の中折れ部１３付近に機構的に連結される
図４に示すように、自動開閉ユニット１０は、ユニットケース２０内の基端側から先端側に向けて、モータ４０、このモータ４０の動力を出力軸３０に向けて伝達する動力伝達機構５０、および出力軸３０がこの順に同軸状に配置されている。また、動力伝達機構５０では、モータ４０の側から出力軸３０の側に向けて第１の減速部６０、第２の減速部７０、およびトルクリミッタ８０がこの順に同軸状に構成されている。

まず、動力伝達機構５０において、第１の減速部６０は、モータ４０の回転軸４１に取り付けられた平歯車６１と、この平歯車６１の周りに配置された複数の遊星歯車６２と、これらの遊星歯車６２と噛み合う内歯を備えた平歯車６４とを備えた遊星歯車機構から構成されており、第１の減速部６０は、モータ４０の回転軸４１に対して同軸状に配置された第１のキャリア６３に保持されている。従って、第１のキャリア６３には、モータ４０の回転軸４１の回転出力が減速して伝達され、第１のキャリア６３は、モータ４０の回転軸４１の軸線周りに回転することになる。

第１のキャリア６３の先端側には、先端側軸部に外歯が形成された回転部材７１が同軸状に連結されている。この回転部材７１の外歯には、第２のキャリア７２に支持された遊星歯車７３が噛み合っているとともに、遊星歯車７３の外周側には内歯が形成された環状のプレート７４が配置されている。このようにして、遊星歯車機構からなる第２の減速部７０が形成され、第２のキャリア７２には、モータ４０の回転軸４１の回転出力が第１の減速部６０および第２の減速部７０を介して減速して伝達される結果、第２のキャリア７２は、モータ４０の回転軸４１の軸線周りに回転することになる。

第２のキャリア７２の先端側軸部には軸線方向に延びた複数の溝８１が形成されており、これらの溝８１の内部には複数本のローラピン８２が保持されている。また、第２のキャリア７２の先端側軸部を外周側で囲むように第１の中継シャフト８３の円筒部が同軸状に配置され、この第１の中継シャフト８３の円弧状隙間８４内には、ローラピン８２を外周側から溝８１内に向けて付勢する断面円弧状の板バネ８５が保持されている。このようにしてトルクリミッタ８０が構成されており、このトルクリミッタ８０では、第２のキャリア７２が回転する際、第１の中継シャフト８３に加わっている負荷が小さい場合には、図５（Ａ）に示す状態のまま、第２のキャリア７２の回転が第１の中継シャフト８３に伝達される。その結果、第１の中継シャフト８３は、モータ４０の回転軸４１の軸線周りに回転することになる。これに対して、第２のキャリア７２が回転する際、第１の中継シャフト８３に大きな負荷が加わっている場合には、図５（Ｂ）に示すように、第２のキャリア７２が回転しても、ローラピン８２が板バネ８５の付勢力に抗して溝８１内から外れるので、トルクリミッタ８０で空回りが起こり、第２のキャリア７２の回転は、第１の中継シャフト８３に伝達されない。

第１の中継シャフト８３には第２の中継シャフト３１が同軸状に連結され、この第２の中継シャフト３１は、スライドベアリング３２を介してケース２２に回転可能に支持されている。第２の中継シャフト３１の先端側には、出力軸３０が同軸状に配置されており、この出力軸３０の基端側筒部の内側に第２の中継シャフト３１の先端側軸部が嵌って、第２の中継シャフト３１と出力軸３０が連結されている。出力軸３０は、スライドベアリング３６を介して先端側カバー２３に回転可能に支持されている。

第２の中継シャフト３１の外周面には外歯が形成され、この外歯には平歯車３５（ポテンショギア）が噛み合っている。この平歯車３５には、その回転軸を利用してポテンショメータ３７が構成されている。このため、ポテンショメータ３７からの出力によって、出力軸３０の位置を検出することができる。なお、平歯車３５の回転軸は、ポテンショメータ３７に用いた配線基板３４に回転可能に支持されている。ここで、出力軸３０の位置検出については、ポテンショメータ３７に限らず、磁気センサや光学センサなどのセンサ、あるいはリーフスイッチ、リードスイッチ、マイクロスイッチなどのスイッチ類を用いてもよい。

出力軸３０の周囲には、一端が先端側カバー２３に連結され、他端が出力軸３０に連結されたコイルバネ（ねじりバネ）からなるアシストバネ３８が配置され、アシストバネ３８は、蓋材１の開駆動および閉駆動のうち、大きなトルクを必要とする方向、本形態では、蓋材３０の開方向に駆動する方向の付勢力を出力軸３０に加えている。

（本形態の作用および効果）
このように構成した自動開閉ユニット１０は、ユニットケース２０を図１に示す基端側部材１１の側に固定する一方、出力軸３０を先端側部材１２の側に機構的に連結する。そして、図１（Ａ）に示すように、蓋材１が平伏して洗濯機の開口を閉鎖している状態において、モータ４０に通電して回転軸４１を正回転させると、この回転出力が第１の減速部６０、第２の減速部７０、およびトルクリミッタ８０を介して出力軸３０に伝達され、出力軸３０は、モータ４０の回転軸４１の軸線周りに回転することになる。その結果、蓋材１には、基端側部材１１と先端側部材１２が中折れ部１３で折れ曲がろうとする力が伝達される結果、図１（Ｂ）に示すように、基端側部材１１と先端側部材１２は中折れ部１３で折れ曲がり、洗濯機の開口が開放される。また、図１（Ｂ）に示すように、基端側部材１１と先端側部材１２が中折れ部１３で折れ曲がって洗濯機の開口が開放された状態でモータ４０に通電して回転軸４１を逆回転させると、この回転出力が第１の減速部６０、第２の減速部７０、およびトルクリミッタ８０を介して出力軸３０に伝達される。その結果、蓋材１には、基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で押し広げようとする力が伝達される結果、図１（Ａ）に示すように、基端側部材１１と先端側部材１２とは中折れ部１３で押し広げられて、洗濯機の開口が閉鎖される。

ここで、自動開閉ユニット１０では、モータ４０から出力軸３０への動力伝達経路の途中位置にトルクリミッタ８０が構成されている。このため、電動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で折れ曲げている途中、利用者が手動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で折れ曲げようとした場合には、あるいは利用者が手動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で押し広げようとした場合には、トルクリミッタ８０が空回りする。従って、このような外力は、動力伝達機構５０に加わらないので、歯車列などで欠歯が発生しないなど、各部品の破損を防止できる。逆に、電動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で押し広げている途中、利用者が手動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で押し広げようとした場合には、あるいは利用者が手動で基端側部材１１と先端側部材１２を中折れ部１３で折れ曲げようとした場合には、トルクリミッタ８０が空回りする。従って、このような外力は、動力伝達機構５０に加わらないので、各部品が破損しない。それ故、本形態の自動開閉ユニット１０によれば、モータ４０への通電時および非通電時のいずれにおいても、手動による蓋材１の開閉を行うことができる。

また、本形態の自動開閉ユニット１０において、トルクリミッタ８０においてモータ４０の回転出力が入力される第１のキャリア７２の回転中心軸線と、モータの回転出力を出力する第１の中継シャフト８３の回転中心軸線が同一の軸線上にあり、かつ、これらの回転中心軸線と、モータ４０の回転軸４１の回転中心軸線が同一の軸線上にある。このため、自動開閉ユニット１０にトルクリミッタ８０を付加する場合でも、トルクリミッタ８０に大きなスペースを必要とせず、かつ、簡単な構成でありながらトルクリミッタ８０での動力の伝達を効率よく行うことができる。

また、本形態の自動開閉ユニット１０は、上記の構成を採用するため、小型化が可能となり、軽量化が図れることから蓋材１へ取り付けることができる。特に、本形態の自動開閉ユニット１０では、径方向に小型化することが可能となることから、中折れ部１３に取り付けることができる。

さらに、本形態の自動開閉ユニット１０には、モータ４０による蓋材１の駆動を補助するアシストバネ３８が配置されているので、出力トルクが比較的小さなモータ４０であっても、蓋材１を余裕をもって駆動することができる。

［その他の実施の形態］
また、本発明を適用した自動開閉ユニット１０は、洗濯機の開口に対する蓋材１の開閉に限らず、各種機器での蓋材の開閉に用いることができる。また、蓋材１として中折れタイプのものに限らず、一体の蓋材に対する開閉に本発明を適用した自動開閉ユニット１０を用いることができる。その際、自動開閉ユニット１０については、蓋材１の側、あるいは蓋材１で開閉される開口を有する機器の側のいずれに配置してもよい。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る開閉ユニットの使用例を示す説明図である。 本発明に係る開閉ユニットの外観を示す側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２に示す開閉ユニットを基端側カバーからみた説明図、図２のＢ−Ｂ線で切断したときの断面図、および先端側カバーからみた説明図である。 本発明に係る開閉ユニットを図３（Ｃ）のＡ−Ａ線で切断したときの断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る開閉ユニットに構成したトルクリミッタの説明図である。

符号の説明

１ 蓋材
１０ 自動開閉ユニット
１１ 先端側部材
１２ 基端側部材
１３ 中折れ部
２０ ユニットケース
３０ 出力軸（動力出力部）
３８ アシストバネ（アシスト機構）
４０ モータ
５０ 動力伝達機構
６０ 第１の減速部
７０ 第２の減速部
７２ 第１のキャリア（入力側部材）
８０ トルクリミッタ
８３ 第１の中継シャフト（出力側部材）

Claims (7)

1. 蓋材を開方向あるいは閉方向の少なくとも一方に駆動するためのモータと、該モータの動力を当該モータから動力出力部に向けて伝達する動力伝達機構とを有する自動開閉ユニットにおいて、
   前記駆動力伝達機構は、前記モータから前記動力出力部への動力伝達経路の途中位置にトルクリミッタを備えていることを特徴とする自動開閉ユニット。
2. 請求項１において、前記トルクリミッタは、前記モータの回転出力が入力される入力側部材と、前記モータの回転出力を前記動力出力部に向けて出力する出力側部材とを備え、
   前記モータの回転軸の回転中心軸線、前記入力側部材の回転中心軸線、および前記出力側部材の回転中心軸線とが同一の軸線上にあることを特徴とする自動開閉ユニット。
3. 請求項２において、前記トルクリミッタは、前記入力側部材の外周面で軸線方向に延びた溝と、該溝内に収納されたピンと、前記出力側部材に保持されて前記ピンを前記溝内に向けて付勢するバネとを備えていることを特徴とする自動開閉ユニット。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記動力伝達機構は、さらに、前記モータによる前記蓋材の駆動を補助するアシスト機構を備えていることを特徴とする自動開閉ユニット。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記モータおよび前記動力伝達機構は、前記蓋材側に取り付けられていることを特徴とする自動開閉ユニット。
6. 請求項５において、前記蓋材は、先端側部材と基端側部材とがヒンジ結合された中折れ部を備え、
   前記モータおよび前記動力伝達機構は、当該中折れ部に取り付けられて前記蓋材を前記折れ部で折れ曲がった状態および平伏した状態とに切り換えることを特徴とする自動開閉ユニット。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記蓋材は、洗濯機の蓋であることを特徴とする自動開閉ユニット。

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