JP2015163012A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】歯車列の回転に負荷を与えるウォームギア機構である負荷付与手段のケースへの取り付けを人手により行う場合であっても、ウォームの破損・変形を防止することができるモータユニットを提供する。
【解決手段】ウォーム部と、該ウォーム部を回転可能に支持する第一の軸受及び第二の軸受と、該第一の軸受と該第二の軸受とを連結するフレーム部と、該ウォーム部の回転に抵抗を与えるブレーキ部とを有する負荷付与手段について、フレーム部の上端部である上部フレームにより、ウォーム部の支持位置よりも上方で第一の軸受と第二の軸受とを連結することで、作業者が負荷付与手段を指で挟持した際の負荷が上部フレームにより支持され、ウォームの破損・変形が防止される。
【選択図】図１０

Description

本発明はモータユニットに関し、さらに詳しくは、被駆動体へのモータ動力の伝達を遮断及び接続するクラッチ手段を備えたモータユニットに関する。

下記特許文献１には、モータの動力を被駆動体に伝達する歯車機構である第一の伝達列と、第一の伝達列によるモータ動力の伝達を「継」状態（伝達列によってモータの動力が被駆動体に伝達される状態をいう。以下同じ。）もしくは「断」状態（伝達列によってモータの動力が被駆動体に伝達されない（遮断された）状態をいう。以下同じ。）に切り替えるクラッチ手段と、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１は、従動側歯車４３を軸線方向に移動させることによりクラッチ手段の「断」状態と「継」状態とを切り替えている。従動側歯車４３のはす歯部である第二の歯部４３１は、他の歯車のはす歯部である第一の歯部４２２と噛合し、ウォームホイール部である第三の歯部４３２は、遠心ブレーキ機構を備えるウォームである第四の歯部５１と噛合している。

従動側歯車４３は、クラッチ手段を「断」状態とする方向へ常時付勢されており、上記はす歯同士の噛合及び第四の歯部５１から与えられる負荷から生じるスラスト力により軸線方向の他方側へと移動し、クラッチ手段を「継」状態とする。

特開２０１２−８０７５７号公報

図９は特許文献１の図１１であり、特許文献１のモータアクチュエータが備える負荷付与手段５０の斜視図である。図９に示される符号も特許文献１の図１１で付されているものである。

遠心ブレーキ機構を備えるウォームである第四の歯部５１は、負荷付与手段５０の一部を構成している。第四の歯部５１は軸方向の両端が軸受により支持され、これら軸受はフレーム部を介して連結されている。第四の歯部５１の一端には負荷部５２が取り付けられ、負荷部５２側の軸受にはドラム８３が形成されている。これら第四の歯部５１、負荷部５２、及びドラム８３により遠心ブレーキ機構が実現されている。

このような、ウォーム及びウォーム支持部材からなるユニットを人手によりケースへ組み込む場合、作業者はこれら軸受のウォーム支持面の反対側の面（以下、「背面」ともいう。）を指で挟持し、ケース内へ圧入することとなる。この場合、作業者により軸受を挟持する力にばらつきが生じることは当然であり、不意に過剰な力が加えられることも予想される。よって、ウォーム支持部材の剛性が不十分な場合、一定以上の力で軸受が挟持されると、その力をウォームが支持することとなり、ウォームに破損や変形をきたすおそれがある。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、負荷付与手段が人手により取り付けられる場合であっても、ウォーム部の破損・変形を防止することができるモータ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、本発明のモータユニットは、一方向に回転するモータと、前記モータの動力を被駆動体に伝達する一または複数の動力伝達部材を有する第一の伝達列と、前記第一の伝達列による動力の伝達を「継」状態もしくは「断」状態に切り替えるクラッチ手段と、前記モータの動力を前記クラッチ手段に伝達する伝達列であって、第一のはす歯部が形成された第一の歯車、及び該第一の歯部に噛合する第二のはす歯部が形成された第二の歯車を有する第二の伝達列と、前記第二の歯車の回転に負荷を与える負荷付与手段と、を備え、前記第二の歯車は、軸方向に移動可能に支持され、該軸方向の一方であって前記クラッチ手段を「断」状態とする方向に常時付勢されており、前記第一の歯車と噛合し前記負荷付与手段から負荷を与えられることで生ずるスラスト力により該付勢力に抗して該軸方向の他方側へと移動し、前記クラッチ手段を「継」状態とするモータユニットであって、前記第二の歯車にはウォームホイール部が形成され、前記負荷付与手段は、前記ウォームホイール部に噛合するウォーム部と、該ウォーム部を回転可能に支持する第一の軸受及び第二の軸受と、該第一の軸受と該第二の軸受とを連結するフレーム部と、該ウォーム部の回転に抵抗を与えるブレーキ部とを有し、前記負荷付与手段のケース半体への接合面側を下として、前記フレーム部の上端部である上部フレームは、前記ウォーム部の支持位置よりも上方で前記第一の軸受と前記第二の軸受とを連結することを要旨とする。

負荷付与手段をケース半体へ組み込む際には、作業の便宜上、第一の軸受と第二の軸受（以下、「軸受」ともいう。）の比較的上部を指で挟持することが想定される。よって、フレーム部の上端部である上部フレームをウォーム部よりも上方に設け、かかる上部フレームで第一の軸受と第二の軸受とを連結することにより、軸受を挟持する力の多くが上部フレームにより支持されることとなり、ウォーム部へ及ぶ負荷を低減することができる。

また、前記フレーム部は、前記上部フレーム、及び前記上部フレームの反対側端部である下部フレームにより、前記第一の軸受と前記第二の軸受とを連結することが好ましい。フレーム部の上下両端部において軸受が支持されることにより、指で軸受を挟持した際のぐらつきが低減されるため、フレーム部が安定的に軸受を支持することができ、また、取付作業の効率性を高めることができる。

また、前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方は前記フレーム部と別体で成形され、前記上部フレーム及び前記下部フレームの、前記別体で成形された軸受との接合面には、前記別体で成形された軸受側に突出した凸部が形成され、該凸部が前記別体で成形された軸受に形成された凹部と嵌合されることにより、前記フレーム部と前記別体で成形された軸受とが連結されることにより、軸受のぐらつきを低減しつつ、軸受へのウォーム部の取り付けを容易にすることができる。

また、前記フレーム部は、前記上部フレームと前記下部フレームとの間に補強部を有し、該補強部には凹部または貫通孔が形成されていることにより、フレーム部の剛性を高めることができるとともに、ヒケの発生を防止し、フレーム部を歪みなく直線的に成形することができる。

また、前記フレーム部、前記第一の軸受、及び前記第二の軸受のうち少なくとも一つの前記ウォーム部側の面には、前記第一の軸受又は前記第二の軸受が前記ウォーム部側へ傾倒することを阻止するリブ部が形成されていることにより、軸受の挟持によりウォーム部へかかる負荷をさらに低減することができる。

また、前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方の前記ウォーム部を支持する面の反対側の面には、平面からなる把持部が形成されていることにより、指で軸受を持ちやすくなり、軽い力で効率的に取付作業を行うことが可能となるため、ウォーム部にかかる力をさらに低減することができる。

また、前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方の前記ケース半体との接合面には、前記ケース半体側へ突出した一つ又は複数の凸部である嵌入部が形成され、前記嵌入部のうち少なくとも一つの先端部には根元部よりも小径の導入部が形成され、前記導入部は、軸方向に直角に径を小さくした凸部、又は軸方向長さが前記根元部よりも長く前記ケース半体側に向かって径が小さくなるテーパ形状の凸部であることにより、ケース半体への位置決めがしやすくなり、さらに小さな押圧力で圧入することが可能となるため、ウォーム部にかかる力をさらに低減することができる。

本発明にかかるモータユニットによれば、負荷付与手段が人手により取り付けられる場合であっても、ウォーム部の破損・変形を防止することができる。

本実施形態にかかるモータユニットの全体（ケースを取り外した状態）を示した図である。 本実施形態にかかるモータユニットの動力系統を説明するための系統図である。 モータ動力を被駆動体へ伝達する歯車機構の説明図である。 二つのロータ歯車の係合機構を示す正面図である。 クラッチ手段である差動歯車機構の分解斜視図である。 シフト手段を構成する部材を示す平面図である。 第二の歯車及びロックレバーの付勢機構を示す正面図である。 扇形レバーの底面を示す斜視図である。 特許文献１の負荷付与手段の斜視図である。 本実施形態にかかる負荷付与手段の斜視図（ａ）及び分解図（ｂ）である。

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、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モータユニット１の各構成を説明する前に、モータユニット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に示すようにモータユニット１の動力系統は、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、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、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モータ１０の動力の一部を利用するものである。

（負荷付与手段）
図１０を参照して、本実施形態における負荷付与手段５０の構成について詳細に説明する。

本実施形態における負荷付与手段５０は、後述する第二の歯車４４のウォームホイール部である従動側歯部４４２に噛合するウォーム部５１と、ウォーム部５１を回転可能に支持する第一の軸受５３及び第二の軸受５４と、第一の軸受５３と第二の軸受５４とを連結するフレーム部５５と、ウォーム部５１の回転に抵抗を与える遠心ブレーキである負荷部５２とを有する。

フレーム部５５は、第二の軸受５４と一体成型されており、第一の軸受５３とは別体で成形されている。第一の軸受５３には負荷部５２を格納するドラム５３１が形成されている。フレーム部５５の上端部である上部フレーム５５１はウォーム部５１よりも上方にあり、上部フレーム５５１及びその反対側端部である下部フレーム５５２の第一の軸受５３との接合面には、第一の軸受５３側に突出した凸部５５１１及び凸部５５２１が形成され、かかる凸部が第一の軸受５３側に形成された凹部５３２及び凹部５３３にそれぞれ嵌合されることにより、フレーム部５５と第一の軸受５３とが連結されている。ここで、凹部５３２及び凹部５３３のクリアランスを詰めることにより、フレーム部５５に連結された第一の軸受５３の可動域を狭め、第一の軸受５３のウォーム部５１側への傾倒に対する剛性を高めることができる。

フレーム部５５は、上部フレーム５５１と下部フレーム５５２との間に補強部５５３を有し、補強部５５３は貫通孔５５３１が設けられ筋交い状に形成されている。補強部５５３を筋交い状にすることにより、フレーム部５５の、上下方向及びウォーム部５１の軸線方向から加えられる負荷に対する剛性を維持しつつ、ヒケの発生を防止し、歪みのない直線的な成形を可能としている。ただし、補強部５５３は必ずしも筋交い状である必要はなく、ヒケを防止することができる程度に凹部や貫通孔が形成されていれば足りる。

フレーム部５５及び第二の軸受５４のウォーム部５１側の面には、第二の軸受５４がウォーム部５１側へ傾倒することを阻止するリブ部５７が形成されている。かかるリブは第一の軸受５３がウォーム部５１側に傾倒することを阻止する位置に形成されていてもよく、当然両方に形成されてもよい。

第二の軸受５４の背面には、作業者が軽い力で安定して負荷付与部材５０を挟持できるよう、平面からなる把持部５４１が形成されている。尚、第一の軸受５３の背面は略全面が平面となっている。

第一の軸受５３及び第二の軸受５４の底面には、ケース半体である下ケース８２側へ突出した凸部である嵌入部５６の先端部には根元部よりも小径の導入部が形成されており、これら導入部は軸方向に直角に径を小さくした凸部、又は軸方向長さが根元部よりも長く下ケース８２側に向かって径が小さくなるテーパ形状の凸部となっているため、負荷付与部材５０を下ケース８２へ取り付ける際の位置決めが容易となり、小さな押圧力で圧入することが可能となっている。

本実施形態における負荷付与手段５０は上記各構成を備えることにより、作業者が負荷付与手段５０を下ケース８２へ取り付ける際の、第一の軸受５３及び第二の軸受５４の背面を指で挟持する負荷がウォーム部５１へ及び、ウォーム部５１が破損・変形することを防止している。

（モータ１０）
被駆動体９０の駆動源であるモータ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。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に噛合する入力側歯車２２と、クラッチ手段が「継」の状態のとき入力側歯車２２の回転に伴って回転する出力側歯車２３と、出力側歯車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、入力側歯車２２および出力側歯車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、入力側歯車２２が噛合している。入力側歯車２２は、遊星歯車列を構成する一の歯車である。入力側歯車２２は、相対的に大径の大径歯部２２１と相対的に小径のいわゆる太陽歯車である小径歯部２２２とを有する。入力側歯車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の回転に伴って入力側歯車２２が回転する。また、入力側歯車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、出力側歯車２３に伝達される。本実施形態における出力側歯車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、入力側歯車２２の小径歯部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、入力側歯車２２の回転に伴って遊星歯車２３１は入力側歯車２２の小径歯部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、入力側歯車２２から出力側歯車２３へ動力が伝達される。

遊星支持歯車２３２（出力側歯車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、入力側歯車２２（太陽歯車である小径歯部２２２）、出力側歯車２３（遊星歯車２３１および遊星支持歯車２３２）、および、固定歯車３１（リング歯車）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。

既に説明したように、入力側歯車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。入力側歯車２２の小径歯部２２２には、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リング歯車である固定歯車３１は、外歯部３１１および内歯部３１２を有する。固定歯車３１の外歯部３１１は、入力側歯車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、固定歯車３１の回転は阻止される。固定歯車３１の内歯部３１２は、三つの遊星歯車２３１と噛合している。

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、固定歯車３１の回転が阻止されているか否かによって決まる。固定歯車３１の回転が阻止されている場合、入力側歯車２２が回転すると、固定歯車３１の内歯部３１２が動くことはないから、かかる内歯部３１２に沿って入力側歯車２２の小径歯部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、固定歯車３１の回転が阻止されていない場合、入力側歯車２２が回転し、遊星歯車２３１が公転しようとしても、固定歯車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、固定歯車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、固定歯車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（入力側歯車２２と出力側歯車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固定歯車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、それに噛合する固定歯車３１の回転も阻止される。なお、本実施形態では、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、ロック歯車４７が必要以上に高速で回転しないようにする。かかるブレーキ部４７３の作用については後述する。

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。

（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が入力側歯車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が入力側歯車２２の被ロック突起２２３に作用し、入力側歯車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モータユニット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。

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固定歯車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、固定歯車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入力側歯車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、入力側歯車２２が回転する。

入力側歯車２２の小径歯部２２２の外側には、出力側歯車２３を構成する三つの遊星歯車２３１が噛合している。周方向に等間隔に並んだ遊星歯車２３１の外側には、固定歯車３１の内歯部３１２が噛合している。上述のように、固定歯車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、入力側歯車２２が回転すると、その小径歯部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、入力側歯車２２の回転動力が、全て出力側歯車２３に伝達される。

なお、仮に、固定歯車３１の回転が阻止された状態にない場合に入力側歯車２２が回転すると、遊星歯車２３１を介して固定歯車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、入力側歯車２２の回転動力が全て固定歯車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。

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が入力側歯車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、入力側歯車２２の被ロック突起２２３に周方向から当接する。これにより、入力側歯車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。入力側歯車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。

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）の固定歯車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、モータユニット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、固定歯車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出力側歯車２３（遊星支持歯車２３２）まで伝達される。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、出力側歯車２３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、入力側歯車２２の被ロック突起２２３から離れる。これにより、入力側歯車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。

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固定歯車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。

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 モータユニット
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

Claims (7)

1. 一方向に回転するモータと、
   前記モータの動力を被駆動体に伝達する一または複数の動力伝達部材を有する第一の伝達列と、
   前記第一の伝達列による動力の伝達を「継」状態もしくは「断」状態に切り替えるクラッチ手段と、
   前記モータの動力を前記クラッチ手段に伝達する伝達列であって、第一のはす歯部が形成された第一の歯車、及び該第一の歯部に噛合する第二のはす歯部が形成された第二の歯車を有する第二の伝達列と、
   前記第二の歯車の回転に負荷を与える負荷付与手段と、を備え、
   前記第二の歯車は、軸方向に移動可能に支持され、該軸方向の一方であって前記クラッチ手段を「断」状態とする方向に常時付勢されており、前記第一の歯車と噛合し前記負荷付与手段から負荷を与えられることで生ずるスラスト力により該付勢力に抗して該軸方向の他方側へと移動し、前記クラッチ手段を「継」状態とするモータユニットであって、
   前記第二の歯車にはウォームホイール部が形成され、
   前記負荷付与手段は、前記ウォームホイール部に噛合するウォーム部と、該ウォーム部を回転可能に支持する第一の軸受及び第二の軸受と、該第一の軸受と該第二の軸受とを連結するフレーム部と、該ウォーム部の回転に抵抗を与えるブレーキ部とを有し、
   前記負荷付与手段のケース半体への接合面側を下として、前記フレーム部の上端部である上部フレームは、前記ウォーム部の支持位置よりも上方で前記第一の軸受と前記第二の軸受とを連結することを特徴とするモータユニット。
2. 前記フレーム部は、前記上部フレーム、及び前記上部フレームの反対側端部である下部フレームにより、前記第一の軸受と前記第二の軸受とを連結することを特徴とする請求項１に記載のモータユニット。
3. 前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方は前記フレーム部と別体で成形され、
   前記上部フレーム及び前記下部フレームの、前記別体で成形された軸受との接合面には、前記別体で成形された軸受側に突出した凸部が形成され、該凸部が前記別体で成形された軸受に形成された凹部と嵌合されることにより、前記フレーム部と前記別体で成形された軸受とが連結されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータユニット。
4. 前記フレーム部は、前記上部フレームと前記下部フレームとの間に補強部を有し、該補強部には凹部または貫通孔が形成されてい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モータユニット。
5. 前記フレーム部、前記第一の軸受、及び前記第二の軸受のうち少なくとも一つの前記ウォーム部側の面には、前記第一の軸受又は前記第二の軸受が前記ウォーム部側へ傾倒することを阻止するリブ部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータユニット。
6. 前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方の前記ウォーム部を支持する面の反対側の面には、平面からなる把持部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータユニット。
7. 前記第一の軸受及び前記第二の軸受のうち少なくとも一方の前記ケース半体との接合面には、前記ケース半体側へ突出した一つ又は複数の凸部である嵌入部が形成され、
   前記嵌入部のうち少なくとも一つの先端部には根元部よりも小径の導入部が形成され、
   前記導入部は、軸方向に直角に径を小さくした凸部、又は軸方向長さが前記根元部よりも長く前記ケース半体側に向かって径が小さくなるテーパ形状の凸部であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のモータユニット。
   
   

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