JP2016154704A - クラッチ機構および洗濯機用モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】狭小な配置スペースであっても配置可能であり、また、クラッチの継断状態を直接的に切り替えることが可能なクラッチ機構、および、かかるクラッチ機構を内部に収容した洗濯機用モータユニットを提供する。
【解決手段】第一のモータにより回転駆動される第一の回転体と同軸上に配置され、該第一の回転体と係合可能な第二の回転体と、前記第二の回転体を軸方向に変位させ、前記第一の回転体との係合および離間を切り替えるリフト機構と、を備え、前記リフト機構は、フレーム部材を回動させるフレーム回動機構を備え、前記フレーム回動機構は、両方向に回転可能な第二のモータと、ウォームギヤと、ウォームホイールと、リードスクリューと、ナットと、備えることを特徴とするクラッチ機構、および該クラッチ機構を備える洗濯機用モータユニットにより解決する。
【選択図】図６

Description

本発明はクラッチ機構および洗濯機用モータユニットに関し、さらに詳しくは、モータから回転槽への駆動力の伝達を継断するクラッチ機構、および、該クラッチ機構を備える洗濯機用モータユニットの小型化技術に関する。

下記特許文献１および２には、モータから回転槽への駆動力の伝達を継断するクラッチ機構を備えた洗濯機用モータユニットが開示されている。

特許文献１のクラッチ１４を操作するクラッチ作動機構は、スリーブ５４を作動レバー６６で昇降させて、スリーブ５４をロッキングブラケット７４と係合・離間させることにより、駆動モータ１０から内槽６への駆動力の伝達を継断する。スリーブ５４は作動レバー６６のフォーク部８０に回転可能に支持されており、アクチュエータ６５が作動レバー６６を揺動させることにより、スリーブ５４が上下方向に移動する。

特許文献２のクラッチ機構７は、第２回転体２０が回転可能に支持された支持部材３４を支持部材移動機構３５により昇降させ、第２回転体２０を第１回転体１３と係合・離間させることにより、モータ５から洗濯漕３への駆動力の伝達を継断する。支持部材３４は、支持部材移動機構３５の同期モータ３７とその減速輪列６３により周方向に回動され、さらにカム機構３９が作用することにより、第２回転体２０とともに上下方向に移動する。

特開２００３−２１０８９２号公報 特開２０１４−０６８８５４号公報

特許文献１のクラッチ機構は、クラッチ１４の外部に備えられた作動レバー６６を、同じくクラッチ１４の外部に備えられたアクチュエータ６５により揺動させることから、クラッチ作動機構の取り付けスペースが広く必要となり、また、取り付け作業も煩雑となる。

特許文献２のクラッチ機構７は、特許文献１のクラッチ作動機構よりも小さなスペースで取り付けが可能である。しかし、特許文献２のクラッチ機構７は、一方向にのみ回転する同期モータ３７を使用していることから、クラッチの継状態と断状態とをシーケンスに繰り返すほかなく、クラッチの継断状態が不明であるときに、所望の状態に直接的に切り替えることができない。そのため、特許文献２のクラッチ機構７は、タクトスイッチ７１を用いた検出機構４０や、ホールＩＣ８５を用いた洗濯槽回転検出装置８を別途備え、クラッチのその時々の状態を判別しながら継断を制御している。

特許文献２のモータ５は、クラッチ機構７の外部に別体として配置されているが、例えばモータ５をダイレクトドライブモーターとし、内部にクラッチ機構７を収容する構成とする場合、モータ内部の空間がステータなどの部品に割かれることから、クラッチ機構７の配置スペースに対する制約はよりシビアなものとなる。このような狭小な配置スペースにクラッチ機構７を収容する場合には、クラッチ機構７を構成する同期モータ３７、減速輪列６３、検出機構４０、洗濯槽回転検出装置８などのサイズが問題となる。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、狭小な配置スペースであっても配置可能であり、また、クラッチの継断状態を直接的に切り替えることが可能なクラッチ機構、および、かかるクラッチ機構を内部に収容した洗濯機用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、本発明のクラッチ機構は、第一のモータから洗濯機の回転槽への駆動力の伝達を継断するクラッチ機構であって、前記第一のモータにより回転駆動される第一の回転体と同軸上に配置され、該第一の回転体と係合可能な第二の回転体と、前記第二の回転体を軸方向に変位させ、該第二の回転体と前記第一の回転体との係合・離間を切り替えるリフト機構と、前記第二の回転体と前記リフト機構とが収容されるケースと、を備え、前記リフト機構は、前記第二の回転体を回転可能に支持するフレーム部材と、前記フレーム部材を回動させるフレーム回動機構と、前記フレーム部材の回動方向に応じて、該フレーム部材を軸方向に変位させるカム機構と、を備え、前記フレーム回動機構は、両方向に回転可能な第二のモータと、前記第二のモータにより回転駆動されるウォームギヤと、前記ウォームギヤに噛合するウォームホイールと、前記ウォームホイールの回転中心に固定され、該ウォームホイールと一体に回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに螺嵌され、前記フレーム部材に連結されるナットと、備えることを要旨とする。

フレーム回動機構の動力源として両方向に回転可能な第二のモータを用い、その回転方向を制御することによって、クラッチの継状態および断状態を直接的に切り替えることが可能となる。また、第二のモータの駆動力をフレーム部材に伝達する手段として、ウォームギヤおよびリードスクリューを用いることにより、少ない段数で大きな減速比を得ることができる。さらに、平歯車を平面的に配置する構成に比べて歯車列を立体的に構成することができ、垂直方向の余剰空間を利用して水平方向に広がるスペースを縮小することが可能となる。

また、本発明のクラッチ機構は、前記第二のモータがステッピングモータであることが望ましい。

ステッピングモータを使用することにより、ステップ数による回転角度の制御が可能となるため、フレーム部材の昇降状態を判別するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を備える必要がなくなり、クラッチ機構の小型化を図ることができる。さらに、ステッピングモータは摺接部品が少ないことから信頼性が高く、またブラシレスＤＣモータよりも安価に調達することができる。

また、本発明のクラッチ機構は、前記フレーム回動機構がさらに、前記ナットが前記リードスクリューの一端または他端に近接したときに、前記ウォームホイールの回転を係止するストッパー部材を備えることが望ましい。

ナットがリードスクリューの末端まで移動し、リードスクリューに噛み込んだ場合、逆回転時にナットを引き離すための余計な力が必要になるとともに、ナットやリードスクリューの部品寿命の低下、固着故障を招くおそれがある。ナットがリードスクリューの末端に近接したことを検知し、ナットがウォームギヤの端面やリードスクリューの他端側の固定部に接触する前にウォームギヤの回転を係止することにより、かかる噛み込みを防止することができる。

また、本発明のクラッチ機構は、前記ストッパー部材が、前記リードスクリューの軸方向と平行に配置された板状の部材であり、前記ストッパー部材は端面の略中央を支点として前記ケースに回動可能に支持され、前記ストッパー部材の前記リードスクリュー側の端面には、前記ナットが摺接することにより該ストッパー部材を回動させるレール部が形成されていること構成としても良い。

また、本発明のクラッチ機構は、前記第二の回転体と同軸上に配置され、前記第一の回転体から離間した前記第二の回転体と係合可能な回転規制部材をさらに備え、前記回転規制部材は前記ケースに回転不能に固定され、前記第二の回転体と前記回転規制部材との対向面には、互いに相補的な形状を有する係合突起が形成され、前記回転規制部材は、付勢部材により前記第二の回転体側に付勢され、少なくとも前記係合突起の高さ分、前記第二の回転体から離間する方向に変位可能であることが望ましい。

洗濯機の洗濯動作時においては、摩擦による第二の回転体の連れ回りや洗濯水の水流などにより回転槽が回転してしまうことを防止する必要がある。クラッチ機構が回転規制部材を備えることにより、第一の回転体から離間した第二の回転体は、回転規制部材との対向面に形成された係合突起により回転が係止され、これにより回転槽が固定される。ここで、第二の回転体と回転規制部材の係合突起が互いに噛合わず、その頂点同士が突き当たった状態となった場合、係合突起による回転槽の固定効果を得ることができない。さらには第二の回転体を上昇させる力がリフト機構へのストレスとなり、リフト機構の破損を招くおそれもある。付勢部材により回転規制部材を第二の回転体側に付勢する構成とすることにより、クラッチの断操作時にこれら部材の係合突起の頂点同士が突き当たった場合でも、回転規制部材が一時的に押し下げられることで、第二の回転体は離間時の軸方向位置まで移動することが可能となる。その後、第二の回転体が周方向に僅かに回転し、係合突起の頂点同士が突き当たった状態が解消したときに、回転規制部材は付勢力により本来の位置に戻り、係合突起同士が噛合する。上記構成とすることにより、クラッチの断操作によるリフト機構の破損を回避できるとともに、回転槽の回転を確実に止めることができる。

また、本発明の洗濯機用モータユニットは、前記第一のモータと、前記第一の回転体と、をさらに備え、前記第一のモータは円筒状のロータおよびステータを有し、本発明のクラッチ機構が前記ロータおよびステータの内側に配置されていることを要旨とする。

本発明のクラッチ装置は上記構成を備えることにより省スペース化を図ることができる。そしてさらに、第一のモータの内部にクラッチ装置を収容することにより、クラッチ装置の配置スペースをさらに縮小することができるとともに、洗濯機用モータユニットの洗濯機への取り付け作業も単純化される。一方、かかる構成においてクラッチ機構が故障した場合、クラッチ機構が第一のモータの内部に収容されていることから、その修理や交換が煩雑となるおそれがある。本発明におけるクラッチ機構は、両方向に回転可能なモータを備えることにより、部品点数が削減され、故障率が抑えられている。そのため、上記の不利な効果が補われ、配置スペースの縮小という有利な効果が顕著となる。

また、本発明の洗濯機用モータユニットは、前記第一の回転体の回転中心に、該第一の回転体と一体に回転する回転軸が立設され、前記回転軸は、外周面にスプライン部が形成された筒状軸に挿通され、前記回転軸の先端部は前記筒状軸から露出し、前記第二の回転体は、前記スプライン部に嵌合されることにより、該スプライン部の軸方向に移動可能であり、かつ、該筒状軸と周方向に一体に回転し、前記第一の回転体と前記第二の回転体の係合時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸および前記筒状軸が回転し、前記第一の回転体と前記第二の回転体の離間時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸のみが回転する構成としても良い。

本発明にかかるクラッチ機構および洗濯機用モータユニットによれば、狭小な配置スペースであっても配置可能であり、また、クラッチの継断状態を直接的に切り替えることが可能なクラッチ機構、および、かかるクラッチ機構を内部に収容した洗濯機用モータユニットを提供することができる。

本発明の洗濯機用モータユニットを備える全自動電気洗濯機の概略構成を示す断面図である。 モータユニットの外観斜視図である。 モータユニットおよびクラッチ機構の分解斜視図である。 リフト機構によるフレーム部材の昇降操作を説明する斜視図である。 リフト機構によるフレーム部材の昇降操作を説明する断面図である。 フレーム回動機構の構成を示す斜視図である。 ストッパー部材の具体的な動作を示す遷移図である。

以下、本発明にかかるクラッチ機構、および該クラッチ機構を備える洗濯機用モータユニットの実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態にかかる洗濯機用モータユニットは渦巻式の全自動電気洗濯機に搭載される駆動源である。クラッチ機構は衣類の洗濯工程に応じて、パルセータのみを回転させる洗濯動作と、パルセータと回転槽の両方を回転させる脱水動作と、を切り替える。尚、本実施形態における「上」、「下」、および「垂直方向」とは図１に示される上下をいい、「水平方向」とはかかる上下方向に直交する方向をいう。

（全体構成）
図１は本実施形態にかかる全自動電気洗濯機９０（以下、単に「洗濯機９０」という。）の概略構成を示す断面図である。洗濯機９０は上面の開口部に開閉可能なカバー９２を備える角筒状の筐体９１を有し、筐体９１の内部には、洗濯兼脱水槽９５を構成する有底筒状の内槽９５ａおよび外槽９５ｂと、洗濯機用モータユニット１０（以下、単に「モータユニット１０」という。）が収容されている。外槽９５ｂは、緩衝機構を備える吊り棒９３により筐体９１に吊り下げられ、その底部には洗濯水を外部に排出する排水パイプ９４が連結されている。回転槽である内槽９５ａは外槽９５ｂ内において回転可能に支持され、その底面中央にはパルセータ９６が設置されている。

パルセータ９６および内槽９５ａは、洗濯兼脱水槽９５の下方に配置されたモータユニット１０に連結されている。モータユニット１０の回転軸２０は、その先端部が内槽９５ａの底面を貫通してパルセータ９６に接続されており、パルセータ９６は回転軸２０と一体に回転する。モータユニット１０の筒状軸２１は、連結部材２２を介して内槽９５ａの下面に連結されており、内槽９５ａは筒状軸２１と一体に回転する。

外槽９５ｂの下面にはモータユニット１０の固定部材２３が取り付けられている。モータユニット１０は第一のモータ３０を備え、第一のモータ３０のロータ３１の内側に、第一の回転体３２、回転軸２０、筒状軸２１、および後述するクラッチ機構４０が配置されている。クラッチ機構４０は第一のモータ３０から筒状軸２１への駆動力の伝達を継断することにより内槽９５ａの回転を制御する。

洗濯機９０の開口部から衣類が投入され、洗濯機９０が洗濯動作を開始すると、図示しない給水管を介して洗濯兼脱水槽９５に洗濯水が供給される。その後、第一のモータ３０により回転軸２０およびパルセータ９６が回転駆動され、衣類の洗濯が行われる。この間、筒状軸２１および内槽９５ａへの駆動力の伝達はクラッチ機構４０により切断されている。

洗濯動作が終了し、洗濯水が外槽９５ｂの排水パイプ９４から排出されると、洗濯機９０は衣類を脱水する脱水動作に移行する。脱水動作では、第一のモータ３０の駆動力はクラッチ機構４０により筒状軸２１へも伝達され、パルセータ９６および内槽９５ａが一体的に回転する。

（モータユニットの構成）
図２はモータユニット１０の外観斜視図である。モータユニット１０の備える第一のモータ３０は円盤形状のアウターロータ型モータである。第一のモータ３０が有する円筒状のロータ３１およびステータ３３の内側に設けられた空間には上述のクラッチ機構４０が内蔵されており、第一のモータ３０の外部にクラッチ機構４０を備える構成に比べ、省スペース化が図られている。尚、本発明における「円筒状」とは、有底筒形状やコップ形状を含む、中空の円筒部を少なくとも一部に有する形状を意味している。また、本実施形態における第一のモータ３０にはアウターロータ型モータが採用されているが、第一のモータ３０をインナーロータ型モータとした場合でも同様の効果を得ることはできる。

固定部材２３（透過表示）の軸部内周面と筒状軸２１の外周面との間にはベアリング２４が配置され、筒状軸２１の円滑な回転が確保されている。回転軸２０の先端部は筒状軸２１の開口から露出しており、かかる露出部がパルセータ９６に接続されることにより、回転軸２０の回転がパルセータ９６に伝達される。また、筒状軸２１の外周面には図１に示す連結部材２２が装着され、筒状軸２１の回転は連結部材２２を介して内槽９５ａに伝達される。尚、連結部材２２の形状はモータユニット１０を適用する洗濯兼脱水槽９５の形状に応じて適宜変更可能である。

（クラッチ機構の構成）
図３はモータユニット１０およびクラッチ機構４０の分解斜視図である。第一のモータ３０のロータ３１の回転中心には円盤形状の第一の回転体３２が固定されており、ロータ３１が回転駆動されることにより、第一の回転体３２はロータ３１と一体に回転する。

クラッチ機構４０は、上ケース４１ａおよび下ケース４１ｂからなるケース４１を備え、ケース４１の内部には、フランジ部を有する略円筒状の部材である第二の回転体４２、第二の回転体４２をその軸方向に変位させるリフト機構４３、第二の回転体４２を常時下方へ付勢するコイルバネ４４、および、上ケース４１ａに固定され、クラッチ機構４０が断状態のときに第二の回転体４２と軸方向に接触し、第二の回転体４２の回転を係止する回転規制部材４５が収容されている。

第一の回転体３２、第二の回転体４２、および回転規制部材４５は軸線Ｌ上で同軸に配置されている。第二の回転体４２と第一の回転体３２との対向面には、径方向に延びる複数の突条が周方向等間隔に配置されたクラッチ歯部４２ａ、３２ａが形成されている。また、第二の回転体４２と回転規制部材４５の対向面にも同様に、互いに噛合可能な歯部である回転規制歯部４２ｃ、４５ａが形成されている。

リフト機構４３は、第二の回転体４２を回転可能に支持するフレーム部材４３１と、フレーム部材４３１を回動させるフレーム回動機構４３２と、フレーム部材４３１の回動方向に応じて、フレーム部材４３１を軸方向に変位させるカム機構４３３と、からなる。

筒状軸２１の下端部には、その外周面にスプライン部２１ａが設けられている。第二の回転体４２の内周面４２ｂには、スプライン部２１ａの突条に対応する縦溝が刻まれている。筒状軸２１が第二の回転体４２に挿通され、第二の回転体４２の内周面４２ｂとスプライン部２１ａとが噛合することにより、第二の回転体４２はスプライン部２１ａの範囲において筒状軸２１を軸方向に摺動でき、また、第二の回転体４２と筒状軸２１とが周方向に一体に回転するようになる。

回転軸２０の下端近傍部には、その外周面にセレーション部２０ａが設けられている。第一の回転体３２の軸受３２ｂには、セレーション部２０ａの突条に対応する縦溝が刻まれている。セレーション部２０ａが軸受３２ｂに挿通され、セレーション部２０ａと軸受３２ｂとが噛合することにより、第一の回転体３２と回転軸２０とは周方向に一体に回転する。

（リフト機構の動作）
図４および図５はリフト機構４３によるフレーム部材４３１の昇降操作の説明図である。尚、図５は図２のＡ−Ａ位置における断面図である。クラッチ機構４０による駆動力の継断は、第二の回転体４２を支持するフレーム部材４３１を昇降させることにより、第二の回転体４２の軸方向位置を変位させ、第二の回転体４２と第一の回転体３２のクラッチ歯部４２ａ、３２ａを係合（継状態）および離間（断状態）させることにより行う。

第二の回転体４２は、そのフランジ部の下面がフレーム部材４３１の円形の枠体４３１ｂに載置されることにより回転可能に支持されている。フレーム部材４３１は、その外周面の一部から径方向外側に延出したフォーク状の腕部４３１ａを有しており、腕部４３１ａはフレーム回動機構４３２の出力部材（後述するナット５４の軸部５４ａ）に連結されている。これにより、フレーム部材４３１はナット５４の移動方向に追従して回動することとなる。

本実施形態におけるカム機構４３３は、フレーム部材４３１の枠体４３１ｂの下面、および、かかる下面に対応する下ケース４１ｂの対向面に設けられ、平面視反時計回りに上方へ傾斜する傾斜面同士を摺接させた傾斜カムを、周方向等間隔に四対備えることにより構成されている。これにより、フレーム部材４３１が平面視反時計回りに回動されたときは、フレーム部材４３１側のカムフォロアーが下ケース４１ｂ側のカムの傾斜面を上方へ摺動し、その結果、フレーム部材４３１が上昇する（図４（ａ）、図５（ａ））。フレーム部材４３１が平面視時計回りに回動されたときは、フレーム部材４３１側のカムフォロアーが下ケース４１ｂ側のカムの傾斜面を下方へ摺動し、その結果、フレーム部材４３１が下降する（図４（ｂ）、図５（ｂ））。

図４（ａ）および図５（ａ）は、洗濯機９０の洗濯動作時におけるリフト機構４３の状態を示している。洗濯動作時におけるクラッチ機構４０は断状態にある。クラッチ機構４０が断状態のときのリフト機構４３は、フレーム部材４３１が上昇後の位置にあり、第二の回転体４２もフレーム部材４３１により持ち上げられ、第一の回転体３２から離間している。よって、第二の回転体４２と第一の回転体３２のクラッチ歯部４２ａ、３２ａの噛合は解除され、第一のモータ３０の駆動力は第二の回転体４２以降へは伝達されない。

図４（ｂ）および図５（ｂ）は、洗濯機９０の脱水動作時におけるリフト機構４３の状態を示している。脱水動作時におけるクラッチ機構４０は継状態にある。クラッチ機構４０が継状態のときのリフト機構４３は、フレーム部材４３１が下降した位置にあり、第二の回転体４２もコイルバネ４４により下方へ付勢されてフレーム部材４３１とともに下降している。これにより、第二の回転体４２と第一の回転体３２のクラッチ歯部４２ａ、３２ａは噛合し、第一のモータ３０の駆動力が内槽９５ａへ伝達される。つまり、クラッチ歯部４２ａ、３２ａが噛合することにより、第一のモータ３０の駆動力は、ロータ３１、第一の回転体３２、第二の回転体４２、筒状軸２１、連結部材２２を介して内槽９５ａへと伝達され、内槽９５ａが回転する。

尚、回転軸２０は第一の回転体３２に固定され、第一の回転体３２と一体に回転することから、回転軸２０に接続されたパルセータ９６は、常に第一のモータ３０とともに回転する。すなわち、第一のモータ３０の駆動力は、クラッチ歯部４２ａ、３２ａの噛合状態にかかわらず、第一の回転体３２、回転軸２０を介してパルセータ９６に伝達されることから、パルセータ９６は洗濯機９０の洗濯動作および脱水動作のいずれの場合においても回転する。

（洗濯動作時における内槽固定構造）
以下、図５を用いて洗濯動作時における内槽固定構造について説明する。第二の回転体４２を第一の回転体３２から離間したとき（クラッチを断状態としたとき）は、洗濯機９０の洗濯動作時においては、摩擦による第二の回転体４２の連れ回りや洗濯水の水流などにより内槽９５ａが回転してしまうことを防止する必要がある。そのため、クラッチ機構４０は回転規制部材４５を備えており、第二の回転体４２が第一の回転体３２から離間したときは、回転規制部材４５との対向面に形成された回転規制歯部４２ｃ、４５ａを噛合させることにより第二の回転体４２の回転を係止し、内槽９５ａを周方向に固定する。

ここで、第二の回転体４２と回転規制部材４５の回転規制歯部４２ｃ、４５ａが互いに噛合わず、その頂点同士が突き当たった状態となった場合、回転規制部材４５による内槽９５ａの固定効果を得ることができないのみならず、フレーム部材４３１が上昇できずステッピングモータ５０が脱調を起こすおそれがある。特に本実施形態のクラッチ機構４０は、フレーム部材４３１の昇降状態を判別するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を備えておらず、ステッピングモータ５０に所定ステップ＋α分のパルスを与えることでクラッチの継断操作が完遂されたものと判断していることから、ステッピングモータ５０の脱調がモータユニット１０の動作不良に直結し得る。さらには第二の回転体４２を上昇させる力がリフト機構４３へのストレスとなり、リフト機構４３の破損を招くおそれがある。

本実施形態におけるクラッチ機構４０は、付勢部材であるコイルバネ４６により回転規制部材４５を第二の回転体４２側に付勢していることにより、回転規制歯部４２ｃ、４５ａの頂点同士が突き当たった場合でも、回転規制部材４５が一時的に上方に持ち上げられることで、第二の回転体４２は離間時の位置まで移動することができる。その後、第二の回転体４２が周方向に僅かに回転し、回転規制歯部４２ｃ、４５ａの頂点同士が突き当たった状態が解消したときに、回転規制部材４５はコイルバネ４６の付勢力により本来の位置に戻り、回転規制歯部４２ｃ、４５ａが噛合する。上記構成とすることにより、クラッチ機構を断状態としたときのステッピングモータ５０の脱調やリフト機構４３の破損を回避できるとともに、内槽９５ａの回転を確実に止めることが可能とされている。

（フレーム回動機構の構成）
図６はフレーム回動機構４３２の構成を示す斜視図である。フレーム回動機構４３２は、第二のモータである小型で安価なステッピングモータ５０と、ステッピングモータ５０により回転駆動されるウォームギヤ５１と、ウォームギヤ５１に噛合するウォームホイール５２と、ウォームホイール５２の回転中心に固定され、ウォームホイール５２と一体に回転するリードスクリュー５３と、リードスクリュー５３に螺嵌され、フレーム部材４３１の腕部４３１ａが連結される軸部５４ａを有するナット５４と、からなり、さらに、ナット５４がリードスクリュー５３の一端または他端に近接したときにウォームホイール５２の回転を係止するストッパー部材５５を備える。

本実施形態におけるクラッチ機構４０では、ナット５４がウォームホイール５２側に移動することによりクラッチ機構４０が継状態となり、その反対側に移動することによりクラッチ機構４０が断状態となる。フレーム回動機構４３２の動力源として両方向に回転可能なステッピングモータ５０を用いることにより、その回転方向を指定してクラッチ機構４０を所望の状態に直接的に切り替えることが可能とされている。

また、ステッピングモータ５０は、ステップ数により回転角度を制御可能であることから、フレーム部材４３１の昇降状態を検知するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を別途備える必要がない。これにより部品点数が抑えられ、クラッチ機構４０の小型化が図られている。本実施形態におけるクラッチ機構４０は第一のモータ３０に内蔵されている関係上、故障時の修理や交換が煩雑となるおそれがある。そのため、摺動部品が少なく比較的信頼性の高いステッピングモータ５０を用い、さらに部品点数を削減することによりクラッチ機構４０の故障率を低減している。かかる効果は、例えばブラシレスＤＣモータを用いることによっても実現することができるが、本実施形態においてはコスト面を考慮し、ステッピングモータ５０を採用している。

ステッピングモータ５０の駆動力をフレーム部材４３１に伝達する手段として、ウォームギヤ５１およびリードスクリュー５３が用いられていることから、少ない段数で大きな減速比を得ることができる。また、図６に示されるように、ウォームギヤ５１はステッピングモータ５０に垂直方向に取り付けられている。このように、垂直方向の余剰空間を利用して歯車列を立体的に構成することにより、平歯車を平面的に配置する構成に比べて、歯車列が水平方向に占めるスペースが縮小されている。

ストッパー部材５５は、リードスクリュー５３の軸方向と平行に配置された板状の部材であり、端面の略中央を支点として下ケース４１ｂに回動可能に支持されている。ストッパー部材５５の上面には、ナット５４が摺接することによりストッパー部材５５を回動させるレール部５５ａが形成されている。

ナット５４がリードスクリュー５３の末端まで移動し、リードスクリュー５３に噛み込んだ場合、逆回転時にナット５４を引き離すための余計な力が必要になるとともに、ナット５４やリードスクリュー５３の部品寿命の低下、固着故障を招くおそれがある。ナット５４がリードスクリュー５３の末端に近接したことを検知し、ナット５４がウォームギヤ５１の端面やリードスクリュー５３の他端側の固定部に接触する前にウォームギヤ５１の回転を係止することにより、かかる噛み込みが防止されている。

図７はストッパー部材５５の具体的な動作を示す遷移図である。図７の一点鎖線はリードスクリュー５３の配置位置を示す。ナット５４はリードスクリュー５３の回転方向に応じて上記一点鎖線上を往復する。

ナット５４が図７（ａ）に示す位置にあるときは、クラッチ機構４０は継状態にある。このとき、ウォームホイール５２の係合部５２ａがストッパー部材５５の係止部５５ｂに当接していることで、ウォームホイール５２の回転はロックされている。ウォームホイール５２の回転がロックされることによりリードスクリュー５３も回転しないことから、ナット５４がこれ以上ウォームホイール５２に接近することはなく、ナット５４とウォームホイール５２との接触、およびリードスクリュー５３の噛み込みが回避されている。

上記状態から、ステッピングモータ５０がクラッチ機構４０を断状態とする方向へ回転すると、ナット５４はリードスクリュー５３の他端側への移動を開始する。ナット５４がその進行方向にあるストッパー部材５５のレール部５５ａに摺接することにより、ストッパー部材５５が回動し、ストッパー部材５５の係止部５５ｂがウォームホイール５２の係合部５２ａから離間する。これによりウォームホイール５２のロック状態は解除される（図７（ｂ））。

そして、ナット５４がリードスクリュー５３の他端側に移動し、クラッチ機構４０が断状態となる位置には、ストッパー部材５５の他端側のレール部５５ａが進行方向上にせり出している。ナット５４がかかるレール部５５ａに摺接することで、ストッパー部材５５は先の回動とは逆方向に回動する。これによりストッパー部材５５の係止部５５ｂにウォームホイール５２の係合部５２ａが当接し、ウォームホイール５２の回転は再びロックされる（図７（ｃ））。かかる動作はクラッチ機構４０を断状態から継状態に切り替える場合も同様である。

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。

１０ モータユニット
２０ 回転軸
２１ 筒状軸
３０ 第一のモータ
３２ 第一の回転体
４０ クラッチ機構
４２ 第二の回転体
４３ リフト機構
４３１ フレーム部材
４３２ フレーム回動機構
４３３ カム機構
４５ 回転規制部材
５０ ステッピングモータ
５１ ウォームギヤ
５２ ウォームホイール
５２ａ 係合部
５３ リードスクリュー
５４ ナット
５４ａ 軸部
５５ ストッパー部材
５５ａ レール部
５５ｂ 係止部
９５ａ 内槽

Claims (7)

1. 第一のモータから洗濯機の回転槽への駆動力の伝達を継断するクラッチ機構であって、
   前記第一のモータにより回転駆動される第一の回転体と同軸上に配置され、該第一の回転体と係合可能な第二の回転体と、
   前記第二の回転体を軸方向に変位させ、該第二の回転体と前記第一の回転体との係合・離間を切り替えるリフト機構と、
   前記第二の回転体と前記リフト機構とが収容されるケースと、を備え、
   前記リフト機構は、
   前記第二の回転体を回転可能に支持するフレーム部材と、
   前記フレーム部材を回動させるフレーム回動機構と、
   前記フレーム部材の回動方向に応じて、該フレーム部材を軸方向に変位させるカム機構と、を備え、
   前記フレーム回動機構は、
   両方向に回転可能な第二のモータと、
   前記第二のモータにより回転駆動されるウォームギヤと、
   前記ウォームギヤに噛合するウォームホイールと、
   前記ウォームホイールの回転中心に固定され、該ウォームホイールと一体に回転するリードスクリューと、
   前記リードスクリューに螺嵌され、前記フレーム部材に連結されるナットと、備えることを特徴とするクラッチ機構。
2. 前記第二のモータはステッピングモータであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
3. 前記フレーム回動機構はさらに、前記ナットが前記リードスクリューの一端または他端に近接したときに、前記ウォームホイールの回転を係止するストッパー部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクラッチ機構。
4. 前記ストッパー部材は、前記リードスクリューの軸方向と平行に配置された板状の部材であり、
   前記ストッパー部材は端面の略中央を支点として前記ケースに回動可能に支持され、
   前記ストッパー部材の前記リードスクリュー側の端面には、前記ナットが摺接することにより該ストッパー部材を回動させるレール部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ機構。
5. 前記第二の回転体と同軸上に配置され、前記第一の回転体から離間した前記第二の回転体と係合可能な回転規制部材をさらに備え、
   前記回転規制部材は前記ケースに回転不能に固定され、
   前記第二の回転体と前記回転規制部材との対向面には、互いに相補的な形状を有する係合突起が形成され、
   前記回転規制部材は、付勢部材により前記第二の回転体側に付勢され、少なくとも前記係合突起の高さ分、前記第二の回転体から離間する方向に変位可能であ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クラッチ機構。
6. 前記第一のモータと、
   前記第一の回転体と、をさらに備え、
   前記第一のモータは円筒状のロータおよびステータを有し、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のクラッチ機構が、前記ロータおよびステータの内側に配置されていることを特徴とする洗濯機用モータユニット。
7. 前記第一の回転体の回転中心には、該第一の回転体と一体に回転する回転軸が立設され、
   前記回転軸は、外周面にスプライン部が形成された筒状軸に挿通され、
   前記回転軸の先端部は前記筒状軸から露出し、
   前記第二の回転体は、前記スプライン部に嵌合されることにより、該スプライン部の軸方向に移動可能であり、かつ、該筒状軸と周方向に一体に回転し、
   前記第一の回転体と前記第二の回転体の係合時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸および前記筒状軸が回転し、
   前記第一の回転体と前記第二の回転体の離間時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸のみが回転することを特徴とする請求項６に記載の洗濯機用モータユニット。

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