JP2017158393A - ギアードモータおよび排水弁駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロータが逆回転した場合にその回転方向を逆向きに切り換える逆転防止機構の省スペース化を図ること。
【解決手段】排水弁駆動装置1は、第1ケース21と第3ケース23の間にモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、第2クラッチ機構80、逆転防止機構90等を収容したギアードモータ3を備え、伝達輪列50の出力ギア54の回転に基づいて排水弁駆動部材であるスライダー10が駆動される。逆転防止機構90は、第2クラッチ爪62が形成されているロータ45の軸方向端面454に形成された逆転防止突起91と、遊星歯車機構81の固定軸97に回転可能に支持される逆転防止レバー92を備える。第2クラッチ爪62と逆転防止突起91は同一平面上に配置される。また、逆転防止レバー92のレバー部95が受けた衝撃を第1回転体812を介して固定軸97で受けることができる。
【選択図】図10
【解決手段】排水弁駆動装置1は、第1ケース21と第3ケース23の間にモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、第2クラッチ機構80、逆転防止機構90等を収容したギアードモータ3を備え、伝達輪列50の出力ギア54の回転に基づいて排水弁駆動部材であるスライダー10が駆動される。逆転防止機構90は、第2クラッチ爪62が形成されているロータ45の軸方向端面454に形成された逆転防止突起91と、遊星歯車機構81の固定軸97に回転可能に支持される逆転防止レバー92を備える。第2クラッチ爪62と逆転防止突起91は同一平面上に配置される。また、逆転防止レバー92のレバー部95が受けた衝撃を第1回転体812を介して固定軸97で受けることができる。
【選択図】図10
Description
本発明は、排水弁などを駆動するギアードモータおよび排水弁駆動装置に関する。
洗濯機等の排水弁を駆動する排水弁駆動装置として、駆動源であるACモータの駆動力を駆動輪列により出力軸に伝達するギアードモータを用いるものがある。特許文献1には、この種のギアードモータが開示されている。特許文献1のギアードモータは、起動時にロータを確実に正回転させるために、ロータが逆回転した場合にその回転方向を逆向きに切り換える逆転防止機構を備える。特許文献1の逆転防止機構は、ロータマグネットの軸線方向の端面に形成された凹部と、駆動輪列中に設けられた扇歯車に形成された突起を備える。ロータが逆回転すると、ロータマグネットの凹部に扇歯車の突起が入り込み、凹部の内側面と突起が衝突した反動によってロータが反転して回転方向が切り換えられる。
特許文献1のギアードモータは、ACモータの駆動力を駆動輪列に伝達する状態と伝達しない状態に切り換えられるクラッチ機構(第2のクラッチ手段)を備えており、ロータの中心に配置された軸部の端面にクラッチ爪が形成されている。また、駆動輪列中にクラッチ機構(第1のクラッチ手段)が配置され、このクラッチ機構は、ロータの回転に基づいて扇歯車を回転させて駆動輪列中の歯車の回転を停止させる遊星歯車機構と、ロータマグネットとロータの軸部との間に配置された誘導リングとを備えており、マグネットと誘導リングの間に発生する磁気誘導力によって扇歯車を保持する。
このように、ロータにクラッチ爪および逆転防止機構を設け、ロータの近傍にロータと共回りする誘導リングおよびロータの回転が入力される遊星歯車機構を設ける場合、逆転防止機構の配置は、クラッチ爪、遊星歯車機構、および誘導リングの配置によって制限される。例えば、特許文献1では、ロータの軸部ではなくロータマグネットに逆転防止形状である凹部を設け、扇歯車に逆転防止用の突起を設けている。
しかしながら、ロータマグネットに逆転防止形状である凹部を設けると、ロータが逆回転した際に逆転防止用の突起がロータマグネットに衝突することになるため、ロータマグネットが衝撃によって欠けるおそれがある。そこで、ロータマグネットが欠けるおそれがなく、且つ、省スペース化が可能な位置に逆転防止形状を設けることが望ましい。
本発明の課題は、このような点に鑑みて、ロータが逆回転した場合にその回転方向を逆向きに切り換える逆転防止機構を設けるにあたって省スペース化を実現することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、ロータおよびステータを備えるモータと、前記ロータから回転トルクが伝達される伝達輪列と、前記ロータから前記伝達輪列への回転トルクの伝達を継断する第1クラッチ機構と、前記ロータの軸部に回転可能に支持される誘導リングと、前記ロータが予め定められた逆転方向に回転したとき、前記逆転方向と逆向きの正転方向に前記ロータの回転方向を切り換える逆転防止機構と、を有し、前記第1ク
ラッチ機構は、前記伝達輪列に設けられた第1クラッチ爪と、前記ロータに設けられた第2クラッチ爪を備え、前記逆転防止機構は、前記ロータの回転方向と対応する方向に移動する逆転防止部材と、前記ロータに設けられ前記ロータが前記逆転方向に回転した場合に前記逆転防止部材と衝突する衝突部と、を備え、前記第2クラッチ爪および衝突部は、前記軸部の軸方向端面に設けられ、同一平面上に配置されていることを特徴とする。
ラッチ機構は、前記伝達輪列に設けられた第1クラッチ爪と、前記ロータに設けられた第2クラッチ爪を備え、前記逆転防止機構は、前記ロータの回転方向と対応する方向に移動する逆転防止部材と、前記ロータに設けられ前記ロータが前記逆転方向に回転した場合に前記逆転防止部材と衝突する衝突部と、を備え、前記第2クラッチ爪および衝突部は、前記軸部の軸方向端面に設けられ、同一平面上に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、クラッチ爪と逆転防止機構の形状(衝突部)とをロータの軸方向端面に設け、同一面上に配置している。このようにすると、クラッチ爪と逆転防止機構の形状(衝突部)とを集約して配置でき、軸方向端面と異なる場所に逆転防止機構の形状(衝突部)を設けるスペースを確保する必要がない。従って、逆転防止機構の省スペース化を図ることができる。また、逆転防止機構の形状(衝突部)をロータマグネットに設ける必要がないので、ロータマグネットを耐衝撃性の高い部材にする必要がない。従って、ロータマグネットを形成する素材の選択の自由度が高い。
本発明において、前記第2クラッチ爪は環状に配置され、前記衝突部は、前記第2クラッチ爪の外周側に配置される逆転防止突起に設けられ、前記第2クラッチ爪の少なくとも一部は、前記逆転防止突起が設けられていない角度位置に配置されていることが望ましい。このようにすると、逆転防止突起の隙間に逆転防止部材が入り込むことが第2クラッチ爪によって妨げられる。従って、逆転防止部材の動作範囲を規制して衝突部と衝突させることができる。
本発明において、前記逆転防止突起は円弧状に延在し、前記逆転防止突起の内周面と、前記第2クラッチ爪の外周面とが同一円上に位置することが望ましい。このようにすると、逆転防止突起の内周面よりも内側に逆転防止部材が入り込むことを規制できる。従って、逆転防止部材を確実に衝突部と衝突させることができる。
本発明において、前記伝達輪列による回転トルクの伝達を継断する第2クラッチ機構を有し、前記第2クラッチ機構は、前記ロータの回転に基づいて前記逆転防止部材を回転させる遊星歯車機構および前記誘導リングを備え、前記誘導リングは、前記遊星歯車機構の出力回転に基づき、前記ロータと逆方向に回転することが望ましい。このようにすると、逆転防止機構の省スペース化により、遊星歯車機構および誘導リングと逆転防止機構とが干渉することを回避できる。また、誘導リングに遊星歯車機構の出力回転を入力することによって誘導リングとロータの相対回転速度を増大させることができ、第2クラッチ機構において伝達輪列50の回転を規制する部材を保持する保持力を高めることができる。
本発明において、前記逆転防止部材は、前記遊星歯車機構の回転中心に位置する固定軸によって回転可能に支持される逆転防止レバーであることが望ましい。このようにすると、遊星歯車機構と同軸に逆転防止レバーを配置できるため、逆転防止機構の省スペース化に有利である。また、ロータの回転を遊星歯車機構に入力し、遊星歯車機構と逆転防止レバーとを連動させることができる。従って、ロータの回転方向と対応する方向に逆転防止レバーを回転させることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の排水弁駆動装置は、上記のギアードモータと、前記伝達輪列の出力ギアの回転に基づいて駆動される排水弁駆動部材と、を有する。
本発明によれば、排水弁駆動装置のモータが逆転方向に回転したとき、逆転防止機構によってロータの回転方向を反転させることができる。従って、伝達輪列および排水弁駆動部材を意図しない範囲で移動させる力が加わることを回避できる。
本発明のギアードモータによれば、クラッチ爪と逆転防止機構の形状(衝突部)とをロータの軸方向端面に設け、同一面上に配置しているため、クラッチ爪と逆転防止機構の形状(衝突部)とを集約して配置でき、軸方向端面と異なる場所に逆転防止機構の形状(衝突部)を設けるスペースを確保する必要がない。従って、逆転防止機構の省スペース化を図ることができる。また、逆転防止機構の形状(衝突部)をロータマグネットに設ける必要がないので、ロータマグネットを耐衝撃性の高い部材にする必要がない。従って、ロータマグネットを形成する素材の選択の自由度が高い。また、このギアードモータを用いた排水弁駆動装において、伝達輪列および排水弁駆動部材を意図しない範囲で移動させる力が加わることを回避できる。
(全体構成)
以下、本発明の実施形態に係る排水弁駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明を適用した排水弁駆動装置の斜視図であり、図2は本発明を適用した排水弁駆動装置の分解斜視図である。排水弁駆動装置1は、排水弁を駆動するための排水弁駆動部材であるスライダー10と、スライダー10をスライド可能に保持するケース20と、ケース20に収容されるギアユニット2を備える。図2に示すように、スライダー10の側面にはラック11が形成され、ケース20の所定位置にはラック11と噛み合う出力ピニオン12が配置されている。排水弁駆動装置1は、ケース20にギアユニット2を収容したモータアクチュエータであるギアードモータ3を備えており、ギアードモータ3によって出力ピニオン12を回転させて、スライダー10を直線方向に移動させる。
以下、本発明の実施形態に係る排水弁駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明を適用した排水弁駆動装置の斜視図であり、図2は本発明を適用した排水弁駆動装置の分解斜視図である。排水弁駆動装置1は、排水弁を駆動するための排水弁駆動部材であるスライダー10と、スライダー10をスライド可能に保持するケース20と、ケース20に収容されるギアユニット2を備える。図2に示すように、スライダー10の側面にはラック11が形成され、ケース20の所定位置にはラック11と噛み合う出力ピニオン12が配置されている。排水弁駆動装置1は、ケース20にギアユニット2を収容したモータアクチュエータであるギアードモータ3を備えており、ギアードモータ3によって出力ピニオン12を回転させて、スライダー10を直線方向に移動させる。
スライダー10は、先端を除いてケース20内に引き込まれた引き込み位置10A(図1、図2参照)と、引き込み位置10Aから+X方向に移動してケース20から突出した突出位置に移動する。排水弁駆動装置1は、スライダー10を介して図示しない排水弁を駆動する。スライダー10が突出位置に位置するとき、排水弁によって排水口が閉鎖される。一方、スライダー10がケース20側に引き込まれると、排水弁が排水口から離れて排水が開始される。排水弁駆動装置1は、スライダー10が引き込み位置10Aまで引き込まれた状態で、駆動源であるモータ40(図4参照)への通電を継続して、スライダー10を引き込み位置10Aで保持する。また、排水弁駆動装置1は、モータ40への通電を停止してスライダー10の保持状態を解除する。これにより、外力によりスライダー1
0を突出位置へ戻すことができるようになる。例えば、排水弁の弁体に連結され排水口閉鎖方向へ付勢されているばね負荷によってスライダー10が突出位置に戻り、排水弁によって排水口が閉鎖される。
0を突出位置へ戻すことができるようになる。例えば、排水弁の弁体に連結され排水口閉鎖方向へ付勢されているばね負荷によってスライダー10が突出位置に戻り、排水弁によって排水口が閉鎖される。
本明細書では、スライダー10が移動する方向を第1方向Xとし、第1方向Xと直交する2方向を第2方向Y、第3方向Zとする。第2方向Yと第3方向Zは互いに直交する。第3方向Zは、スライダー10に設けられたラック11と噛み合う出力ピニオン12の回転軸線方向である。また、第1方向Xの一方側を+X方向、他方側を−X方向とし、第2方向Yの一方側を+Y方向、他方側を−Y方向とし、第3方向Zの一方側を+Z方向、他方側を−Z方向とする。また、本明細書において、CW方向、CCW方向はギアユニット2を+Z方向側から見た場合のCW方向、CCW方向である。
ケース20は、第1ケース21と、第2ケース22と、第3ケース23を備える。第1ケース21は、ギアユニット2の−Z方向側に位置する底板211と、底板211の外周縁から+Z方向に立ち上がる側板212を備える。第2ケース22は、底板211と第3方向Zに対向する上板221と、上板221の外周縁から−Z方向に延びる側板222を備える。第1ケース21と第2ケース22によって排水弁駆動装置1の外装ケースが構成される。側板212、222は外装ケースの側面を構成する。
第1ケース21と第2ケース22の間の空間は、第3ケース23によって第3方向Zに仕切られる。第1ケース21と第3ケース23の間にはギアユニット2が配置され、第2ケース22と第3ケース23の間にはスライダー10と出力ピニオン12が配置される。ケース20の+X方向の側面には、スライダー10の一端を外部に突出させる開口部24が形成されている。開口部24は、第1ケース21の側板212に形成された第1凹部241と、第2ケース22の側板222に形成された第2凹部242によって構成される。開口部24には、第3ケース23に形成された溝型のガイド部30の+X方向の先端が配置される。スライダー10は、ガイド部30に沿って第1方向Xにスライドする。
図3は第3ケース23を取り外したギアードモータ3の平面図である。また、図4はギアードモータ3の歯車の軸を繋ぐ断面を示した輪列展開図である。図3、図4において、ギアユニット2の歯車の軸(回転中心軸線)を符号A、B、C、D、E、F、G、H、Oで示す。これらの軸は第3方向Zを向いている。ギアードモータ3は、第1ケース21と第3ケース23の間にギアユニット2を収容した装置である。ギアユニット2は、モータ40と、モータ40の回転を出力ピニオン12に伝達する伝達輪列50と、モータ40から伝達輪列50への回転トルクの伝達を継断する第1クラッチ機構60と、スライダー10に外部負荷が加わった場合に伝達輪列50の回転を規制してスライダー10を保持する回転規制機構70と、伝達輪列50が回転トルクを伝達する状態と伝達しない状態とを切り換える第2クラッチ機構80と、モータ40の回転方向を規制する逆転防止機構90を備える。
(モータ)
図4に示すように、排水弁駆動装置1の駆動源であるモータ40は、第1ケース21の底部に配置される。モータ40はAC同期モータである。モータ40は、カップ状のモータケース41と、モータケース41の+Z方向側の端部に取り付けられる支持プレート42と、モータケース41の内側に配置されるボビン43と、ボビン43に巻回されるステータコイル44と、ボビン43の内周側に配置されるロータ45を備える。ロータ45の回転中心軸線はO軸である。支持プレート42には、ロータ45が配置される貫通穴が形成されている。また、支持プレート42には、伝達輪列50を構成する歯車を回転可能に支持する固定軸の−Z方向の端部が圧入される。固定軸の+Z方向の端部は、第3ケース23に圧入等によって固定される。
図4に示すように、排水弁駆動装置1の駆動源であるモータ40は、第1ケース21の底部に配置される。モータ40はAC同期モータである。モータ40は、カップ状のモータケース41と、モータケース41の+Z方向側の端部に取り付けられる支持プレート42と、モータケース41の内側に配置されるボビン43と、ボビン43に巻回されるステータコイル44と、ボビン43の内周側に配置されるロータ45を備える。ロータ45の回転中心軸線はO軸である。支持プレート42には、ロータ45が配置される貫通穴が形成されている。また、支持プレート42には、伝達輪列50を構成する歯車を回転可能に支持する固定軸の−Z方向の端部が圧入される。固定軸の+Z方向の端部は、第3ケース23に圧入等によって固定される。
ロータ45は、略円筒状のマグネット451と、マグネット451の内周側に配置される軸部452を備える。ロータ45は、フェライト磁石等からなるマグネット451を軸部452の−Z方向の端部にインサート成形して形成される。マグネット451と軸部452との間には環状凹部が設けられ、ここに後述する誘導リング46が配置される。また、軸部452は誘導リング46の+Z方向側に突出しており、その外周面にはロータギア47(図9参照)が形成されている。ロータギア47は、後述するように、ロータ45の回転を第2クラッチ機構80に伝達する歯車である。ロータ45の中央には、ロータ45を回転可能に支持する固定軸453が配置される。固定軸453は第3方向Zに延在する。固定軸453の一端はモータケース41に圧入等によって固定され、固定軸453の他端は第3ケース23に圧入等によって固定される。
モータケース41および支持プレート42は磁性板からなる。支持プレート42には、ロータ45が配置される貫通穴の縁から−Z方向に屈曲して延びる極歯が形成されている。また、モータケース41には、モータケース41の底部を切り起こして+Z方向に屈曲させた極歯が形成されている。支持プレート42に設けられた極歯とモータケース41から切り起こされた極歯は周方向に交互に配列され、マグネット451の外周面と径方向に対向する。すなわち、モータケース41および支持プレート42はステータコアを兼ねている。また、モータケース41の外周面は周方向の一部が切り欠かれており、ここにボビン43に形成された端子台48(図3参照)が配置される。端子台48には、ステータコイル44への給電用の配線等が接続される。端子台48に接続される配線は、ケース20に形成された配線取り出し部25から外部に取り出される。
(伝達輪列)
伝達輪列50は、スライダー10を駆動するラック−ピニオン機構の出力ピニオン12にモータ40の駆動力を伝達する。図3、図4に示すように、伝達輪列50は、ロータピニオン51、遊星歯車機構52、減速ギア53、出力ギア54を備える。ロータピニオン51の回転中心軸線はO軸であり、遊星歯車機構52の回転中心軸線はC軸であり、減速ギア53の回転中心軸線はB軸であり、出力ギア54の回転中心軸線はA軸である。伝達輪列50は、モータ40の駆動力をこの順で伝達する。出力ピニオン12は、出力ギア54のZ方向の端部に取り付けられ、出力ギア54と一体に回転する。従って、排水弁駆動部材であるスライダー10は、出力ギア54の回転に基づいて駆動される。
伝達輪列50は、スライダー10を駆動するラック−ピニオン機構の出力ピニオン12にモータ40の駆動力を伝達する。図3、図4に示すように、伝達輪列50は、ロータピニオン51、遊星歯車機構52、減速ギア53、出力ギア54を備える。ロータピニオン51の回転中心軸線はO軸であり、遊星歯車機構52の回転中心軸線はC軸であり、減速ギア53の回転中心軸線はB軸であり、出力ギア54の回転中心軸線はA軸である。伝達輪列50は、モータ40の駆動力をこの順で伝達する。出力ピニオン12は、出力ギア54のZ方向の端部に取り付けられ、出力ギア54と一体に回転する。従って、排水弁駆動部材であるスライダー10は、出力ギア54の回転に基づいて駆動される。
ロータピニオン51は樹脂により形成され、ロータ45の固定軸453によって回転可能かつ軸線方向(すなわち、第3方向Z)移動可能に支持される。ロータピニオン51とロータ45との間には第1クラッチ機構60が設けられている。第1クラッチ機構60の継断状態を切り換えることにより、ロータピニオン51がロータ45の軸部452と一体に回転する状態(クラッチ接続状態)と、ロータピニオン51が軸部452と一体に回転しない状態(クラッチ切断状態)に切り換えられる。
遊星歯車機構52は、太陽歯車521が形成された第1回転体522と、内歯歯車523が形成された第2回転体524と、太陽歯車521および内歯歯車523と噛み合う複数の遊星歯車525と、複数の遊星歯車525を回転可能に保持する第3回転体526を備える。第1回転体522は、ロータピニオン51と噛み合う大径歯車部527を備える。すなわち、大径歯車部527は、ロータピニオン51の回転が入力される入力歯車となっている。また、第2回転体524の外周面には、第2クラッチ機構80の増速ギア85と噛み合う大径歯車部528が形成されている。後述するように、第2クラッチ機構80は、増速ギア85の回転が規制されたロック状態と増速ギア85が空回りする空転状態とに切り換えられる。排水弁駆動装置1の起動時には、第2クラッチ機構80がロック状態となり第2回転体524の回転が増速ギア85によって規制される。
第2回転体524の回転が規制されると、太陽歯車521の回転に基づき、遊星キャリアである第3回転体526が回転する。第3回転体526の−Z方向の端部には、減速ギア53の大径歯車部531と噛み合う小径歯車部529が形成されている。つまり、遊星歯車機構52は、第2クラッチ機構80の増速ギア85を介して第2回転体524の回転が規制されるとき、減速ギア53に回転トルクを伝達するように構成されている。一方、第2クラッチ機構80の増速ギア85が空回りする状態に切り換えられると、遊星歯車525が公転しようとしても、内歯歯車523が形成された第2回転体524が空回りするため、遊星キャリアである第3回転体526が回転することはない。従って、減速ギア53に回転トルクが伝達されない状態となる。
減速ギア53は、第3回転体526の小径歯車部529と噛み合う大径歯車部531、および、出力ギア54と噛み合う小径歯車部532を備えており、固定軸533によって回転可能に支持される。減速ギア53は、遊星歯車機構52から出力された回転を減速して出力ギア54に伝達する。
(第1クラッチ機構)
図5、図6はモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、および回転規制機構70の分解斜視図であり、図5は+Z方向側から見た分解斜視図、図6は−Z方向側から見た分解斜視図である。図5、図6に示すように、第1クラッチ機構60は、ロータピニオン51の−Z方向の端面に形成された第1クラッチ爪61と、ロータ45の軸部452に形成された第2クラッチ爪62と、軸部452から離間する方向(本形態では、+Z方向)にロータピニオン51を付勢するコイルばね63と、ロータピニオン51を軸部452側(−Z方向)に押し下げて第1クラッチ機構60の継断を切り換える扇型のクラッチ切換レバー64を備える。クラッチ切換レバー64は、減速ギア53の+Z方向側に配置され、固定軸533によって回転可能に支持される。図6に示すように、クラッチ切換レバー64には、−Z方向に突出するカムピン65および傾斜カム67が形成されている。カムピン65はクラッチ切換レバー64の出力ギア54側の縁に形成され、出力ギア54の+Z方向の端面に形成されたカム溝66に挿入される。
図5、図6はモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、および回転規制機構70の分解斜視図であり、図5は+Z方向側から見た分解斜視図、図6は−Z方向側から見た分解斜視図である。図5、図6に示すように、第1クラッチ機構60は、ロータピニオン51の−Z方向の端面に形成された第1クラッチ爪61と、ロータ45の軸部452に形成された第2クラッチ爪62と、軸部452から離間する方向(本形態では、+Z方向)にロータピニオン51を付勢するコイルばね63と、ロータピニオン51を軸部452側(−Z方向)に押し下げて第1クラッチ機構60の継断を切り換える扇型のクラッチ切換レバー64を備える。クラッチ切換レバー64は、減速ギア53の+Z方向側に配置され、固定軸533によって回転可能に支持される。図6に示すように、クラッチ切換レバー64には、−Z方向に突出するカムピン65および傾斜カム67が形成されている。カムピン65はクラッチ切換レバー64の出力ギア54側の縁に形成され、出力ギア54の+Z方向の端面に形成されたカム溝66に挿入される。
傾斜カム67は周方向に延在する傾斜面を備える。クラッチ切換レバー64が出力ギア54側に回転すると、傾斜カム67の傾斜面により、ロータピニオン51が軸部452側(−Z方向側)に押し下げられる。これにより、第1クラッチ爪61と第2クラッチ爪62とが係合し、第1クラッチ機構60は、ロータピニオン51が軸部452と一体回転するクラッチ接続状態に切り換わる。一方、クラッチ切換レバー64が遊星歯車機構52側に回転し、図3に示すクラッチ切断位置64Aに移動すると、傾斜カム67がロータピニオン51と重なる位置から退避するので、コイルばね63の付勢力によってロータピニオン51が+Z方向に移動する。これにより、第1クラッチ爪61と第2クラッチ爪62との係合が解除され、第1クラッチ機構60はクラッチ切断状態に切り換わる(図5、図6参照)。
クラッチ切換レバー64は、出力ギア54の回転に連動して回転する。すなわち、クラッチ切換レバー64は、カムピン65およびカム溝66を介して、出力ギア54のCW方向の回転に連動して出力ギア54側に回転する。また、出力ギア54がCCW方向に回転する際には、出力ギア54から+Z方向に突出する突起55がクラッチ切換レバー64を押圧して遊星歯車機構52側に回転させる。排水弁駆動装置1は、スライダー10をケース20側に引き込む際の回転方向(すなわち、CCW方向)に出力ギア54を回転させて排水を開始させるが、出力ギア54の突起55の位置は、出力ギア54が所定の回転位置に到達するとクラッチ切換レバー64が遊星歯車機構52側(CW方向)に回転するように設定されている。このため、スライダー10が引き込み位置10Aの近傍まで引き込ま
れると、上述したクラッチ切断動作が行われる。これにより、モータ40の駆動力がロータピニオン51に伝達されない状態となり、伝達輪列50の動作が停止する。従って、スライダー10を所定の引き込み位置10A以上に引き込まないようにすることができ、スライダー10の過度な引き込みを防止できる。
れると、上述したクラッチ切断動作が行われる。これにより、モータ40の駆動力がロータピニオン51に伝達されない状態となり、伝達輪列50の動作が停止する。従って、スライダー10を所定の引き込み位置10A以上に引き込まないようにすることができ、スライダー10の過度な引き込みを防止できる。
ロータピニオン51の+Z方向の端面には+Z方向に突出する突出部が設けられる。この突出部には、ロータピニオン51の組み込み時に、遊星歯車機構52の第1回転体522とロータピニオン51の回転方向の位置決めを行うための位置決め凹部68が形成されている。また、遊星歯車機構52の第1回転体522には、ロータピニオン51の位置決め凹部68と係合する位置決め突起69が形成されている。位置決め突起69は、大径歯車部527の+Z方向の端部から径方向に突出しており、周方向に等角度間隔で配置されている。
ロータピニオン51は、第1クラッチ機構60をクラッチ接続状態にしたときに、ロータピニオン51に形成された位置決め凹部68と、遊星歯車機構52の第1回転体522に形成された位置決め突起69とが係合する位置関係となるように、回転方向の位置決めが行われて組み付けられている。ロータピニオン51において、位置決め凹部68は、第1クラッチ爪61と対応する角度位置に形成されている。例えば、本形態では、第1クラッチ爪61および位置決め凹部68は、いずれも等角度間隔で4箇所に設けられている。また、第1回転体522に形成された位置決め突起69は、等角度間隔で16か所に設けられている。このような配置にした場合、位置決め突起69のうちの1つが位置決め凹部68に係合したときに、ロータピニオン51の回転位置が、第1クラッチ爪61の先端と第2クラッチ爪62の先端とが干渉しない回転位置となるようにロータピニオン51を組み付けることができる。
(回転規制機構)
図5に示すように、遊星歯車機構52の第1回転体522には、大径歯車部527の+Z方向の端面から+Z方向に突出する突出部71が形成されている。突出部71には、径方向に突出する複数の回転規制部72が等角度間隔で形成されている。各回転規制部72には、周方向の一方側(CW方向)を向く回転規制面73が形成されている。
図5に示すように、遊星歯車機構52の第1回転体522には、大径歯車部527の+Z方向の端面から+Z方向に突出する突出部71が形成されている。突出部71には、径方向に突出する複数の回転規制部72が等角度間隔で形成されている。各回転規制部72には、周方向の一方側(CW方向)を向く回転規制面73が形成されている。
図5、図6に示すように、クラッチ切換レバー64の遊星歯車機構52側の縁には、−Z方向に突出する回転規制突起74が形成されている。上述したように、スライダー10の引き込み動作が行われ、クラッチ切換レバー64が遊星歯車機構52側のクラッチ切断位置64A(図3参照)に移動したとき、クラッチ切換レバー64に形成された回転規制突起74は、周方向に隣り合う回転規制部72の間に入り込む。これにより、回転規制突起74と回転規制面73が周方向に対向する状態が形成され、回転規制突起74によって第1回転体522の回転が規制される。
遊星歯車機構52は、上述したように排水弁駆動装置1の起動時に第2回転体524の回転が増速ギア85によって規制されるため、回転規制機構70によって第1回転体522の回転が規制されると、減速ギア53と噛み合う第3回転体526の回転も規制され、ロック状態となる。従って、スライダー10に外力が加わり、出力ピニオン12側から伝達輪列50に回転トルクが加えられても回転トルクが伝達されない状態となり、スライダー10を引き込み位置10Aで保持する負荷保持状態が形成される。具体的には、スライダー10が引き込み位置10Aに引き込まれた状態で、スライダー10を+X方向に引き出す外力が加えられると、第1回転体522には、CW方向の回転トルクが加わる。このとき、回転規制突起74は、回転規制面73と当接して第1回転体522のCW方向の回転を規制する。
(第2クラッチ機構)
図7、図8はロータ45、第2クラッチ機構80、および逆転防止機構90の斜視図であり、図7は+Z方向側から見た斜視図、図8は−Z方向側から見た斜視図である。図3、図4、図7、図8に示すように、第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転が誘導リング46を介して伝達される遊星歯車機構81と、扇ギア82およびロックレバー83と、ロックギア84と、増速ギア85と、コイルばね86を備える。第2クラッチ機構80は、ロックギア84および増速ギア85の回転を規制する回転規制装置80Aを備えており、回転規制装置80Aは、誘導リング46、遊星歯車機構81、扇ギア82、ロックレバー83およびコイルばね86によって構成される。回転規制装置80Aにおいて、ロックレバー83は、回転体であるロックギア84の回転を規制する回転規制部材であり、扇ギア82はロックレバー83を回転させる回転規制部材駆動ギアである。図3、図4に示すように、遊星歯車機構81の回転中心軸線はH軸であり、扇ギア82の回転中心軸線はG軸であり、ロックレバー83の回転中心軸線はF軸であり、ロックギア84の回転中心軸線はE軸であり、増速ギア85の回転中心軸線はD軸である。
図7、図8はロータ45、第2クラッチ機構80、および逆転防止機構90の斜視図であり、図7は+Z方向側から見た斜視図、図8は−Z方向側から見た斜視図である。図3、図4、図7、図8に示すように、第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転が誘導リング46を介して伝達される遊星歯車機構81と、扇ギア82およびロックレバー83と、ロックギア84と、増速ギア85と、コイルばね86を備える。第2クラッチ機構80は、ロックギア84および増速ギア85の回転を規制する回転規制装置80Aを備えており、回転規制装置80Aは、誘導リング46、遊星歯車機構81、扇ギア82、ロックレバー83およびコイルばね86によって構成される。回転規制装置80Aにおいて、ロックレバー83は、回転体であるロックギア84の回転を規制する回転規制部材であり、扇ギア82はロックレバー83を回転させる回転規制部材駆動ギアである。図3、図4に示すように、遊星歯車機構81の回転中心軸線はH軸であり、扇ギア82の回転中心軸線はG軸であり、ロックレバー83の回転中心軸線はF軸であり、ロックギア84の回転中心軸線はE軸であり、増速ギア85の回転中心軸線はD軸である。
図9はロータ45および遊星歯車機構81の断面図である。遊星歯車機構81は、太陽歯車811が形成された第1回転体812と、内歯歯車813が形成された第2回転体814と、太陽歯車811および内歯歯車813と噛み合う複数の遊星歯車815と、複数の遊星歯車815を回転可能に保持する第3回転体816を備える。図9に示すように、第1回転体812は、ロータ45の軸部452に形成されたロータギア47と噛み合う大径歯車部817を備える。また、第2回転体814の外周面には、軸部452の外周側に配置された誘導リング46に形成された誘導リングギア464と噛み合う大径歯車部818が形成されている。そして、第3回転体816の−Z方向の端部には、扇ギア82と噛み合う小径歯車部819が設けられている。
誘導リング46は、上述したように、マグネット451と軸部452との間に配置されている。誘導リング46は、アルミニウムや銅等の非磁性金属からなる円筒状の金属部461と、金属部461の内周側に設けられた樹脂部462を備える。誘導リング46は、金属部461を樹脂にインサート成形することにより製造されている。誘導リング46の内周面には軸受部465、466が形成され、軸受部465、466によって軸部452に回転可能に支持される。−Z方向の端部に設けられた軸受部466は、金属部461と径方向に重なる位置に設けられている。誘導リング46は、外周側に突出する鍔部463と、鍔部463の+Z方向側に設けられた誘導リングギア464を備える。鍔部463は金属部461と樹脂部462とが重なって構成され、誘導リングギア464は樹脂部462のみから構成される。モータ40が駆動しロータ45が回転すると、マグネット451と金属部461との間に磁気誘導力が生じる。誘導リング46とロータ45は、この磁気誘導力によって共回りするように結合される。
ロータ45が正転方向(CW方向)に回転すると、ロータギア47と噛み合う第1回転体812にロータ45の回転が入力される。第1回転体812の回転方向は、CCW方向である。このとき、誘導リング46に磁気誘導力が作用する状態では誘導リング46と噛み合う第2回転体814は回転せず、遊星キャリアである第3回転体816が第1回転体812と同一回転方向(CCW方向)に回転する。その結果、扇ギア82はCW方向に回転する。扇ギア82は、付勢部材であるコイルばね86によってCCW方向に付勢されており、コイルばね86の付勢力に逆らって回転する。
ロックレバー83は、扇ギア82のCW方向の回転に連動して扇ギア82と逆方向(CCW方向)に回転するように組み付けられている。すなわち、扇ギア82は、固定軸821によって回転可能に支持され、ロックレバー83は固定軸831によって回転可能に支持される。図8に示すように、ロックレバー83には、扇ギア82に形成された係合凹部
822に係合される係合ピン832が形成されている。
822に係合される係合ピン832が形成されている。
ロックギア84は、外周面に複数の突起部841が等角度間隔で形成された大径部842と、大径部842よりも小径の小径歯車部843を備える。扇ギア82がCW方向に回転すると、ロックレバー83がCCW方向に回転してロックギア84の大径部842の外周面に接触する。その結果、ロックレバー83と突起部841とが係合してロックギア84の回転が規制される。このとき、ロックレバー83の回転中心Pは、ロックギア84の大径部842の接線A1上に位置する(図3参照)。従って、回転規制時には、ロックレバー83の先端と突起部841とがロックギア84の接線A1方向に当接する。
第2クラッチ機構80は、ロックレバー83によりロックギア84の回転を規制することにより、増速ギア85の回転を規制する。増速ギア85は、大径歯車部851および小径歯車部852を備えており、大径歯車部851は、ロックギア84の小径歯車部843と噛み合う。一方、増速ギア85の小径歯車部852は、第2回転体524に形成された大径歯車部528と噛み合う。上述したように、増速ギア85を介して第2回転体524の回転を規制したとき、伝達輪列50は、遊星歯車機構52から減速ギア53へ回転トルクが伝達される状態となる。つまり、ロックギア84をロック状態にすることで、ロックギア84を含む輪列(ロックギア84、増速ギア85)と噛み合う歯車(大径歯車部851)を備える伝達輪列50は駆動力を伝達する状態に切り換わる。
また、第2クラッチ機構80は、ロックレバー83がロックギア84の突起部841と係合すると、ロックレバー83および扇ギア82の回転が規制され、扇ギア82と噛み合っている第3回転体816の回転が規制される。遊星歯車機構81は、遊星キャリアである第3回転体816の回転が規制されると、内歯歯車813が形成された第2回転体814が回転するようになる。このとき、第2回転体814の回転方向は、ロータ45の回転が入力される第1回転体812の回転方向(CCW方向)と逆方向(CW方向)となる。その結果、第2回転体814と噛み合う誘導リング46はロータ45の回転方向と逆方向(CCW方向)に回転するので、ロータ45と誘導リング46の相対回転速度は増大する。
第2クラッチ機構80は、誘導リング46の金属部461とマグネット451との間に生じる磁気誘導力により、外力などによって増速ギア85側からロックギア84に回転力が加わった場合に、その回転力によってロックギア84とロックレバー83との係合が外れないように保持する。誘導リング46の金属部461とマグネット451との間に生じる磁気誘導力は、金属部461とマグネット451の相対回転速度に応じた大きさになるため、遊星歯車機構81の第2回転体814が第1回転体812と逆方向に回転することによって磁気誘導力が増幅されると、ロックギア84を保持する保持力が増大する。従って、ロックレバー83の回転を規制するロック状態を確実に保持できる。
第2クラッチ機構80は、ロックギア84をロックレバー83でロックしている状態でモータ40への通電が停止されると、ロックギア84のロック状態が解除されて空転可能な状態に切り換わる。すなわち、ロータ45の回転が停止すると、遊星歯車機構81は、ロータギア47と噛み合う第1回転体812の回転が停止し、誘導リングギア464と噛み合う第2回転体814が空転可能となる。その結果、第3回転体816は、扇ギア82をコイルばね86の付勢力に逆らって保持できなくなり、扇ギア82がコイルばね86の付勢方向に回転する。扇ギア82の回転により、ロックレバー83がロックギア84から離れるため、ロックギア84のロック状態が解除される。これにより、第2クラッチ機構80は、ロックギア84および増速ギア85が空回りする状態に切り換わる。
第2クラッチ機構80の増速ギア85が空回りする状態に切り換わると、伝達輪列50
においては、遊星歯車機構52の第2回転体524が空回りする状態に切り換わる。この状態で、スライダー10に加わった外部負荷が出力ギア54側から伝達輪列50に伝達されると、減速ギア53と噛み合う第3回転体526の回転に伴って第2回転体524が空回りする。従って、スライダー10の負荷保持状態が解除され、スライダー10を外部負荷によって移動させることができる。
においては、遊星歯車機構52の第2回転体524が空回りする状態に切り換わる。この状態で、スライダー10に加わった外部負荷が出力ギア54側から伝達輪列50に伝達されると、減速ギア53と噛み合う第3回転体526の回転に伴って第2回転体524が空回りする。従って、スライダー10の負荷保持状態が解除され、スライダー10を外部負荷によって移動させることができる。
なお、本形態では、ロックギア84の回転を規制する回転規制部材として扇ギア82と別体のロックレバー83を用いており、扇ギア82のCW方向の回転に基づいてロックレバー83をCCW方向に回転させるが、ロックレバー83と扇ギア82が一体に回転するように構成してもよい。例えば、扇ギア82にロックレバー形状の突出部を設ければ、この突出部(ロックレバー)が扇ギア82の回転によってロックギア84に当接して突起部841と係合する。従って、ロックギア84の回転を規制することができる。あるいは、扇ギア82とロックレバー83との間に他の回転伝達部材が介在していてもよい。また、回転規制部材として、回転以外の動作によってロックギア84と係合するものを用いてもよい。
また、本形態では、太陽歯車811が形成された第1回転体812の大径歯車部817とロータギア47が噛み合っており、内歯歯車813が形成された第2回転体814の大径歯車部818が誘導リングギア464と噛み合っているが、第1回転体812の大径歯車部817が誘導リングギア464と噛み合い、第2回転体814の大径歯車部818がロータギア47と噛み合うように構成してもよい。このような構成であっても、ロックギア84のロック状態が形成されたときに誘導リング46とロータ45の相対回転速度が増大するので、ロックギア84を保持する保持力を増大させることができる。
(逆転防止機構)
図10(a)は逆転防止機構90の平面図であり、図10(b)は逆転防止機構90の側面図である。逆転防止機構90は、ロータ45の軸部452に形成された逆転防止突起91と、遊星歯車機構81の上部に取り付けられた逆転防止レバー92を備える。逆転防止レバー92は、遊星歯車機構81の第1回転体812の+Z方向の端面に当接する円板状の支持板部93と、支持板部93の外周縁の周方向の一部から−Z方向に屈曲した腕部94と、腕部94の−Z方向の端部から外周側へ延びるレバー部95を備える。
図10(a)は逆転防止機構90の平面図であり、図10(b)は逆転防止機構90の側面図である。逆転防止機構90は、ロータ45の軸部452に形成された逆転防止突起91と、遊星歯車機構81の上部に取り付けられた逆転防止レバー92を備える。逆転防止レバー92は、遊星歯車機構81の第1回転体812の+Z方向の端面に当接する円板状の支持板部93と、支持板部93の外周縁の周方向の一部から−Z方向に屈曲した腕部94と、腕部94の−Z方向の端部から外周側へ延びるレバー部95を備える。
逆転防止レバー92は、支持板部93および腕部94が第1回転体812の外周面に沿う形状をしており、レバー部95の先端は径方向外側を向いて突出する。逆転防止レバー92の支持板部93は、遊星歯車機構81の第1回転体812を回転可能に支持する固定軸97によって回転可能に支持されている。レバー部95は、支持板部93に対して−Z方向(すなわち、固定軸97の軸方向)に所定寸法オフセットした位置に配置され、レバー部95と支持板部93を繋ぐように腕部94が延びている。腕部94およびレバー部95は、第1回転体812の外周面と径方向に重なっている。従って、腕部94およびレバー部95は、第1回転体812によって内周側から支持されている。
第1回転体812は、固定軸97と同軸に配置された円筒状の筒状部812aと、筒状部812aの+Z方向の端部を塞ぐ端板部812bと、筒状部812aの−Z方向の端部に設けられた大径歯車部817とを備えるカップ状の部材である。図9に示すように、端板部812bの中央には−Z方向に突出する突出部812cが形成され、突出部812cの先端に太陽歯車811が形成されている。第1回転体812には、端板部812b、突出部812c、および太陽歯車811の中心を通る軸孔812dが形成され、この軸孔812dに固定軸97が配置されている。また、第1回転体812の内周側には、内歯歯車813が形成された第2回転体814が配置されており、第2回転体814は、第1回転体812の突出部812cによって回転可能に支持されている。
逆転防止レバー92の腕部94およびレバー部95は、第1回転体812の筒状部812aと径方向に重なっている。そして、筒状部812aは第2回転体814および突出部812cと径方向に重なっており、突出部812cは固定軸97と径方向に重なっている。従って、腕部94およびレバー部95は、筒状部812a、第2回転体814、突出部812c、および固定軸97が径方向に重なった部分によって内周側から支持される。
逆転防止機構90は、逆転防止レバー92の支持板部93を第1回転体812の端板部812bに向けて付勢する付勢部材98を備えており、支持板部93と端板部812bとの間にはグリスなどの粘性流体が配置されている。付勢部材98は、本形態では板ばねであるが、コイルばねなどの他の部材を用いても良い。
上述したように、ロータ45の軸部452には、ロータピニオン51の第1クラッチ爪61と噛み合う第2クラッチ爪62が形成されている。軸部452には+Z方向を向く軸方向端面454が設けられ、第2クラッチ爪62は軸方向端面454から+Z方向に突出する。逆転防止突起91は、第2クラッチ爪62と同一平面上(すなわち、軸方向端面454上)に配置されている。逆転防止突起91は複数設けられ、周方向に等角度間隔で配置されている。逆転防止突起91は円弧状に延在しており、周方向を向く端面96を備える。逆転防止突起91の端面96は、ロータ45が予め定められた正転方向(CW方向)と逆向きの逆転方向(CCW方向)に回転した場合に逆転防止レバー92と衝突する衝突部として機能する。
第2クラッチ爪62は環状に配置され、逆転防止突起91は第2クラッチ爪62の外周側に配置されている。第2クラッチ爪62の外周面と逆転防止突起91の内周面は、同一円(図10(a)に示す仮想円C1)上に位置する。第2クラッチ爪62のうちの一部は、逆転防止突起91が設けられていない角度位置に配置されている。本形態では、逆転防止突起91は約90度の角度範囲に延在し、等角度間隔で2箇所に設けられている。一方、第2クラッチ爪62は等角度間隔で4箇所に設けられている。第2クラッチ爪62のうちの2つは、逆転防止突起91と同一の角度位置に配置されている。そして、残り2つの第2クラッチ爪62は、逆転防止突起91が延在していない角度位置に配置されている。
逆転防止レバー92と遊星歯車機構81は、同一の固定軸97によって回転可能に支持される。逆転防止レバー92は、逆転防止レバー92と第1回転体812との間に配置されたグリスなどの粘性流体の粘性によって第1回転体812と共回りする。従って、ロータ45の回転開始時には、ロータギア47と噛み合う第1回転体812と共に逆転防止レバー92が回転する。ロータ45の回転方向が予め定められた正転方向(CW方向)である場合、逆転防止レバー92はその逆方向(CCW方向)に回転するので、レバー部95は逆転防止突起91と干渉しない。一方、ロータ45の回転方向が逆転方向(CCW方向)である場合、逆転防止レバー92はCW方向に回転するので、レバー部95の先端は周方向に隣り合う逆転防止突起91の間へ入り込む。その結果、逆転防止突起91の周方向の端面96と逆転防止レバー92のレバー部95の先端とが衝突する。この衝突したときの衝撃によって、ロータ45の回転方向は逆転方向(CCW方向)から正転方向(CW方向)に修正される。
周方向に隣り合う逆転防止突起91の間の角度位置には第2クラッチ爪62が配置されているので、逆転防止レバー92のレバー部95は第2クラッチ爪62と衝突し、逆転防止突起91よりも内周側へ入り込むことはない。従って、逆転時に逆転防止突起91の周方向の端面96とレバー部95の先端とを確実に衝突させることができる。逆転防止突起91の端面96とレバー部95の先端とが衝突するとき、レバー部95は径方向の衝撃力を受けるが、レバー部95は、遊星歯車機構81の第1回転体812の筒状部812aに
よって内周側から支持されている。従って、衝撃力によって逆転防止レバー92が変形するおそれは少ない。
よって内周側から支持されている。従って、衝撃力によって逆転防止レバー92が変形するおそれは少ない。
なお、上記形態では、回転部材である逆転防止レバー92をロータ45の回転方向に対応する方向に回転させて、ロータ45の逆回転時に逆転防止レバー92と逆転防止突起91とを衝突させてロータ45を反転させているが、逆転防止レバー92と異なる形態の逆転防止部材を用いてもよい。例えば、逆転防止部材として、ロータ45の回転方向と対応する方向に移動する各種の形態の部材を用いることができる。
(起動時の動作)
排水弁駆動装置1の起動時の動作について説明する。起動時には、スライダー10が排水弁を閉じる位置まで引き出されているものとする。この状態でモータ40への通電を開始すると、ロータ45が回転を開始する。この際、上述した逆転防止機構90により、ロータ45の逆転方向への回転が規制されるので、ロータ45は正転方向へ回転する。
排水弁駆動装置1の起動時の動作について説明する。起動時には、スライダー10が排水弁を閉じる位置まで引き出されているものとする。この状態でモータ40への通電を開始すると、ロータ45が回転を開始する。この際、上述した逆転防止機構90により、ロータ45の逆転方向への回転が規制されるので、ロータ45は正転方向へ回転する。
次に、ロータ45の正転方向の回転により、第2クラッチ機構80の回転規制装置80Aがロックギア84をロックする状態に切り換わる。まず、遊星歯車機構81の出力回転によって扇ギア82がコイルばね86の付勢力に逆らって回転し、ロックレバー83がロックギア84と当接して突起部841と係合し、ロックギア84をロックする。これにより、伝達輪列50は回転トルクを伝達する状態に切り換わる。すなわち、伝達輪列50においては、遊星歯車機構52の第2回転体524の回転が第2クラッチ機構80の増速ギア85によって規制され、ロータピニオン51の回転が遊星歯車機構52から減速ギア53へ伝達される状態に切り換わる。従って、ロータ45の正転方向の回転により、スライダー10の引き込み動作が行われる。
第2クラッチ機構80は、ロックレバー83がロックギア84に当接してロックギア84がロックされると、遊星歯車機構81によって誘導リング46をロータ45の回転方向と逆方向に回転させる。これにより、ロータ45と誘導リング46の相対回転速度を増大させ、誘導リング46とマグネット451との間に発生する磁気誘導力を増幅して、ロックギア84を保持する保持力を増大させる。
(スライダー引き終わり時の動作)
排水弁駆動装置1は、スライダー10の引き終わり時になると、第1クラッチ機構60のクラッチ切換レバー64が回転してクラッチ切断動作が行われ、伝達輪列50にロータ45の回転が入力されなくなる。従って、スライダー10は所定の引き込み位置10A以上に引き込まれない。また、クラッチ切換レバー64の回転により、回転規制機構70の回転規制突起74が遊星歯車機構52の第1回転体522の回転を規制するので、遊星歯車機構52がロック状態となり、伝達輪列50は回転トルクを伝達できなくなる。従って、スライダー10を+X方向に引き出す外力が加えられてもスライダー10が移動しない負荷保持状態となる。これにより、排水弁が開状態で保持される。
排水弁駆動装置1は、スライダー10の引き終わり時になると、第1クラッチ機構60のクラッチ切換レバー64が回転してクラッチ切断動作が行われ、伝達輪列50にロータ45の回転が入力されなくなる。従って、スライダー10は所定の引き込み位置10A以上に引き込まれない。また、クラッチ切換レバー64の回転により、回転規制機構70の回転規制突起74が遊星歯車機構52の第1回転体522の回転を規制するので、遊星歯車機構52がロック状態となり、伝達輪列50は回転トルクを伝達できなくなる。従って、スライダー10を+X方向に引き出す外力が加えられてもスライダー10が移動しない負荷保持状態となる。これにより、排水弁が開状態で保持される。
(負荷開放時の動作)
排水弁駆動装置1は、負荷保持状態でモータ40への通電を切ると、スライダー10を外力で+X方向に引き出し可能な負荷開放状態に移行する。モータ40への通電を切ると、ロータ45の回転が停止する。第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転停止によって扇ギア82がコイルばね86の付勢方向に戻るため、ロックレバー83とロックギア84との係合が解除され、回転規制装置80Aによるロックギア84の回転規制が解除される。これにより、伝達輪列50は回転トルクを伝達しない状態に切り換わる。すなわち、伝達輪列50の遊星歯車機構52において第2回転体524の回転規制が解除されるので、遊星歯車機構52のロックが解除される。これにより、伝達輪列50が空転可能な負荷
開放状態となる。この状態で、スライダー10を引き出す方向の外力が加わると、伝達輪列50が空転してスライダー10が引き出される。ロックギア84にはブレーキゴム87(図7参照)が組み込まれている。ブレーキゴム87は、外力によりスライダー10が引き出されるときに遠心力により拡がってロックギア84との間に摩擦力を発生させる。これにより、スライダー10が引き出される際の戻り速度が低下する。よって、スライダー10が急激に引き出されることによる破損のおそれを少なくすることができる。
排水弁駆動装置1は、負荷保持状態でモータ40への通電を切ると、スライダー10を外力で+X方向に引き出し可能な負荷開放状態に移行する。モータ40への通電を切ると、ロータ45の回転が停止する。第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転停止によって扇ギア82がコイルばね86の付勢方向に戻るため、ロックレバー83とロックギア84との係合が解除され、回転規制装置80Aによるロックギア84の回転規制が解除される。これにより、伝達輪列50は回転トルクを伝達しない状態に切り換わる。すなわち、伝達輪列50の遊星歯車機構52において第2回転体524の回転規制が解除されるので、遊星歯車機構52のロックが解除される。これにより、伝達輪列50が空転可能な負荷
開放状態となる。この状態で、スライダー10を引き出す方向の外力が加わると、伝達輪列50が空転してスライダー10が引き出される。ロックギア84にはブレーキゴム87(図7参照)が組み込まれている。ブレーキゴム87は、外力によりスライダー10が引き出されるときに遠心力により拡がってロックギア84との間に摩擦力を発生させる。これにより、スライダー10が引き出される際の戻り速度が低下する。よって、スライダー10が急激に引き出されることによる破損のおそれを少なくすることができる。
スライダー10が最大引き出し位置に到達する手前の所定位置まで引き出されると、出力ギア54のCW方向に回転に基づいてクラッチ接続動作が始まる。すなわち、出力ギア54に形成されたカム溝66とクラッチ切換レバー64に設けられたカムピン65により、クラッチ切換レバー64が出力ギア54側に回転してクラッチ接続動作が行われる。これにより、伝達輪列50にロータ45の回転が入力される状態に戻る。また、このクラッチ切換レバー64の回転により、回転規制機構70による遊星歯車機構52の第1回転体522のロックが解除される。従って、伝達輪列50は回転トルクを伝達可能な状態に戻る。
(ガイド部)
図11(a)は第2ケースおよびスライダーを取り外した排水弁駆動装置の平面図である。図11(b)は第2ケース22、第3ケース23、およびスライダー10の断面図であり、図11(a)のD1−D1位置で切断した断面構成を示す。また、図12はスライダー10の斜視図である。図11(a)に示すように、第3ケース23には第1方向Xに延在する溝型のガイド部30が形成されている。ガイド部30は、スライダー10の+Y方向側に位置するガイド壁31と、スライダー10の−Y方向側に位置するガイド壁32と、ガイド壁31、32の−X方向の端部を繋ぐ後部壁33と、ガイド壁31の第1方向Xの略中央の位置から+Y方向に突出する規制壁34、および、ガイド壁32から−Y方向に突出する規制壁35を備える。
図11(a)は第2ケースおよびスライダーを取り外した排水弁駆動装置の平面図である。図11(b)は第2ケース22、第3ケース23、およびスライダー10の断面図であり、図11(a)のD1−D1位置で切断した断面構成を示す。また、図12はスライダー10の斜視図である。図11(a)に示すように、第3ケース23には第1方向Xに延在する溝型のガイド部30が形成されている。ガイド部30は、スライダー10の+Y方向側に位置するガイド壁31と、スライダー10の−Y方向側に位置するガイド壁32と、ガイド壁31、32の−X方向の端部を繋ぐ後部壁33と、ガイド壁31の第1方向Xの略中央の位置から+Y方向に突出する規制壁34、および、ガイド壁32から−Y方向に突出する規制壁35を備える。
図12(a)、図12(b)に示すように、スライダー10は略長方形の断面形状をした直線部13を備える。直線部13の−Y方向の側面にはラック11が形成されている。ガイド壁32には出力ピニオン12に面する開口部39が形成され、ラック11は開口部39に面している。図12(b)に示すように、直線部13の+Y方向の側面には+Y方向に突出するガイドリブ14が形成されている。ガイドリブ14は第1方向Xに直線状に延在する。ガイドリブ14は直線部13の−X方向の端部まで延びており、直線部13から+Y方向に突出する腕部15と繋がっている。腕部15の先端は−Z方向に屈曲する。直線部13の−X方向の端部には、腕部15と逆向き(−Y方向)に突出する腕部16が形成され、腕部16の先端は−Z方向に屈曲する。
図11(b)に示すように、スライダー10の直線部13をガイド壁31、32の間に配置すると、直線部13と腕部15、16との間の凹部空間にガイド壁31、32が配置される。また、ガイド壁31の上にガイドリブ14が配置される。ガイド壁31、32の上端面には、それぞれ、第1方向Xに延びる突出部36が形成されている。突出部36は、YZ面で切断した断面形状が略半円形のリブである。また、ガイド壁31、32の間には凹部空間が形成されているが、その底面にも突出部36が形成されている。+Z方向を上向きにして排水弁駆動装置1を使用するとき、スライダー10は、直線部13、ガイドリブ14、腕部15、16がそれぞれ突出部36の頂点と接触した状態で第1方向Xにスライドする。スライダー10の最大引き出し位置は、腕部15、16が規制壁34、35と当接する位置である。
図11(b)に示すように、第2ケース22には、第3ケース23に取り付けたときにスライダー10をガイドするガイド部37が形成されている。ガイド部37は第2ケース
22の上板221から+Z方向に突出する突出部であり、第1方向Xに直線状に延在する。ガイド部37の内側には−Z方向に開口する凹部空間が形成されている。第2ケース22を第3ケース23に取り付けると、スライダー10の直線部13の+Z方向の端部がガイド部37に収容される。ガイド部37は、直線部13の−Y方向側および+Y方向側に位置する段部371を備えており、段部371は上板221と繋がっている。ガイド部37には、段部371から−Z方向に突出する突出部38が形成されている。また、ガイド部37は、直線部13の+Z方向側に位置する底部372を備えているが、この底部372にも−Z方向に突出する突出部38が形成されている。突出部38は突出部36と同様に第1方向Xに延在しており、YZ面で切断した断面形状が略半円形である。−Z方向を上向きにして排水弁駆動装置1を使用するとき、スライダー10は、直線部13、ガイドリブ14、腕部15、16が突出部38の頂点に接触した状態で第1方向Xにスライドする。
22の上板221から+Z方向に突出する突出部であり、第1方向Xに直線状に延在する。ガイド部37の内側には−Z方向に開口する凹部空間が形成されている。第2ケース22を第3ケース23に取り付けると、スライダー10の直線部13の+Z方向の端部がガイド部37に収容される。ガイド部37は、直線部13の−Y方向側および+Y方向側に位置する段部371を備えており、段部371は上板221と繋がっている。ガイド部37には、段部371から−Z方向に突出する突出部38が形成されている。また、ガイド部37は、直線部13の+Z方向側に位置する底部372を備えているが、この底部372にも−Z方向に突出する突出部38が形成されている。突出部38は突出部36と同様に第1方向Xに延在しており、YZ面で切断した断面形状が略半円形である。−Z方向を上向きにして排水弁駆動装置1を使用するとき、スライダー10は、直線部13、ガイドリブ14、腕部15、16が突出部38の頂点に接触した状態で第1方向Xにスライドする。
本形態のケース20は、このように、第3ケース23にスライダー10をガイドするガイド部30が形成されており、ガイド部30はガイド壁31、32等を備えている。ガイド部30を設けることによって薄板状の第3ケース23に凹凸形状が設けられるので、第3ケース23の強度が増大している。また、第2ケース22の上板221にもガイド部37を設けて凹凸形状を形成しているため、第2ケース22の強度が増大している。従って、スライダー10に外部負荷が加わったとき、高負荷によって第2ケース22および第3ケース23が変形するおそれが少ない。また、スライダー10をガイド部30、37に組み付けて位置決めすることができるため、スライダー10の位置精度を高めることができる。また、本形態ではスライダー10の直線部13が矩形断面であるが、このような形状は成形時に直線部13の変形が発生しにくい。従って、スライダー10の寸法精度を高めることができる。
(本発明の主な作用効果)
以上のように、本形態の排水弁駆動装置1は、第1ケース21と第3ケース23の間にモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、第2クラッチ機構80、逆転防止機構90等を収容したギアードモータ3を備え、伝達輪列50の出力ギア54の回転に基づいて排水弁駆動部材であるスライダー10が駆動される。逆転防止機構90は、ロータ45が逆転方向に回転したときにロータ45の回転方向を反転させることができる。これにより、伝達輪列50およびスライダー10を意図しない範囲で移動させる力が加わることを回避できる。
以上のように、本形態の排水弁駆動装置1は、第1ケース21と第3ケース23の間にモータ40、伝達輪列50、第1クラッチ機構60、第2クラッチ機構80、逆転防止機構90等を収容したギアードモータ3を備え、伝達輪列50の出力ギア54の回転に基づいて排水弁駆動部材であるスライダー10が駆動される。逆転防止機構90は、ロータ45が逆転方向に回転したときにロータ45の回転方向を反転させることができる。これにより、伝達輪列50およびスライダー10を意図しない範囲で移動させる力が加わることを回避できる。
また、ギアードモータ3に逆転防止機構90を設けるにあたって、第2クラッチ爪62が形成されているロータ45の軸方向端面454に逆転防止突起91を形成している。このように、第2クラッチ爪62と逆転防止突起91を同一平面に配置し、これらを軸方向端面454に集約して配置すれば、他の場所に逆転防止突起91を設けるスペースを確保する必要がない。従って、逆転防止機構90の省スペース化を図ることができる。また、逆転防止形状をマグネット451に設ける必要がないので、マグネット451を耐衝撃性の高い部材にする必要がない。従って、マグネット451を形成する素材の選択の自由度を高めることができる。
本形態では、ロータ45の軸方向端面454において第2クラッチ爪62が環状に配置され、第2クラッチ爪62の外周側に逆転防止突起91が配置されている。逆転防止突起91の周方向の端面96は、逆転防止レバー92と衝突する衝突部として機能する。第2クラッチ爪62のうちの一部は、逆転防止突起91が設けられていない角度位置に配置されているので、逆転防止突起91の隙間に逆転防止レバー92の先端が入り込むことが第2クラッチ爪62によって妨げられる。従って、第2クラッチ爪62によって逆転防止レバー92の動作範囲を規制して逆転防止突起91の端面96と衝突させることができる。
特に、本形態では、逆転防止突起91の内周面と第2クラッチ爪62の外周面とが同一円上に位置するため、逆転防止突起91の内周面よりも内側に逆転防止レバー92が入り込むことを規制できる。従って、逆転防止突起91の先端を確実に逆転防止突起91の端面96と衝突させることができる。
特に、本形態では、逆転防止突起91の内周面と第2クラッチ爪62の外周面とが同一円上に位置するため、逆転防止突起91の内周面よりも内側に逆転防止レバー92が入り込むことを規制できる。従って、逆転防止突起91の先端を確実に逆転防止突起91の端面96と衝突させることができる。
本形態では、伝達輪列50による回転トルクの伝達を継断する第2クラッチ機構80を有し、第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転に基づいて逆転防止レバー92を回転させる遊星歯車機構81および誘導リング46を備える。そして、誘導リング46は遊星歯車機構81の出力回転に基づいてロータ45と逆方向に回転する。このように、誘導リング46に遊星歯車機構81の出力回転を入力することにより、誘導リング46とロータ45の相対回転速度を増大させて、伝達輪列50の回転を規制するロックレバー83を保持する保持力を高めることができる。また、誘導リング46および遊星歯車機構81がロータ45の近傍に配置されている場合に、逆転防止機構90と誘導リング46および遊星歯車機構81との干渉を回避することができる。
本形態の逆転防止機構90は、遊星歯車機構81の回転中心に位置する固定軸97によって回転可能に支持される逆転防止レバー92を備える。このように、遊星歯車機構81と同軸に逆転防止レバー92を配置すれば、逆転防止機構90の省スペース化に有利である。また、ロータ45の回転を遊星歯車機構81に入力し、遊星歯車機構81と逆転防止レバー92とを連動させることができる。従って、ロータ45の回転方向と対応する方向に逆転防止レバー92を回転させることができる。
本形態では、遊星歯車機構81が固定軸97によって回転可能に支持される第1回転体812を備えており、逆転防止レバー92は、固定軸97によって回転可能に支持される支持板部93と、支持板部93から固定軸97の軸方向にオフセットした位置で径方向外側へ突出するレバー部95と、支持板部93とレバー部95とを繋ぐ腕部94とを備え、レバー部95および腕部94は、第1回転体812の外周面と径方向に重なっている。このようにすると、逆転防止突起91の位置に合わせてレバー部95の位置をオフセットさせることができるので、遊星歯車機構81以外の場所に別途逆転防止レバー92を配置するための歯車を配置しなくても済む。また、腕部94およびレバー部95は第1回転体812の外周面と径方向に重なっているので、逆転防止突起91との衝突による衝撃が加わったとしても腕部94およびレバー部95が変形するおそれが少ない。従って、逆転防止機構90の省スペース化に有利であり、且つ、逆転防止レバー92の耐衝撃性を確保できる。
本形態では、第1回転体812は、筒状部812aと、筒状部812aの一方側の端部を塞ぐ端板部812bと、筒状部812aの他方側の端部に設けられた大径歯車部817とを備え、端板部812bの中心に設けられた軸孔812dに固定軸97が配置され、レバー部95および腕部94は、筒状部812aと径方向に重なっている。従って、逆転防止レバー92のレバー部95が受けた衝撃を、第1回転体812の筒状部812aを介して固定軸97で受けることができる。よって、逆転防止レバー92の耐衝撃性を確保できる。
本形態では、第1回転体812に太陽歯車811が形成され、筒状部812aの内周側に内歯歯車813が形成された第2回転体814が配置されている。そして、第2回転体814は第1回転体812に形成された突出部812cによって回転可能に支持される。従って、逆転防止レバー92のレバー部95が受けた衝撃を、第1回転体812の筒状部812aおよび第2回転体814を介して固定軸97で受けることができる。よって、逆転防止レバー92の耐衝撃性を確保できる。
本形態では、逆転防止レバー92の支持板部93と第1回転体812の端板部812bとの間に粘性流体が配置され、支持板部93は付勢部材98によって端板部812bの側へ付勢されている。従って、第1回転体と812逆転防止レバー92とを共回りさせることができ、ロータ45の回転方向と対応する方向に逆転防止レバー92を回転させることができる。
1…排水弁駆動装置、2…ギアユニット、3…ギアードモータ、10…スライダー、10A…引き込み位置、11…ラック、12…出力ピニオン、13…直線部、14…ガイドリブ、15、16…腕部、20…ケース、21…第1ケース、22…第2ケース、23…第3ケース、24…開口部、25…配線取り出し部、30…ガイド部、31、32…ガイド壁、33…後部壁、34、35…規制壁、36…突出部、37…ガイド部、38…突出部、39…開口部、40…モータ、41…モータケース、42…支持プレート、43…ボビン、44…ステータコイル、45…ロータ、46…誘導リング、47…ロータギア、48…端子台、50…伝達輪列、51…ロータピニオン、52…遊星歯車機構、53…減速ギア、54…出力ギア、55…突起、60…第1クラッチ機構、61…第1クラッチ爪、62…第2クラッチ爪、63…コイルばね、64…クラッチ切換レバー、64A…クラッチ切断位置、65…カムピン、66…カム溝、67…傾斜カム、68…位置決め凹部、69…位置決め突起、70…回転規制機構、71…突出部、72…回転規制部、73…回転規制面、74…回転規制突起、80…第2クラッチ機構、80A…回転規制装置、81…遊星歯車機構、82…扇ギア、83…ロックレバー、84…ロックギア、85…増速ギア、86…コイルばね、87…ブレーキゴム、90…逆転防止機構、91…逆転防止突起、92…逆転防止レバー、93…支持板部、94…腕部、95…レバー部、96…端面、97…固定軸、98…付勢部材、211…底板、212…側板、221…上板、222…側板、241…第1凹部、242…第2凹部、371…段部、372…底部、451…マグネット、452…軸部、453…固定軸、454…軸方向端面、461…金属部、462…樹脂部、463…鍔部、464…誘導リングギア、521…太陽歯車、522…第1回転体、523…内歯歯車、524…第2回転体、465、466…軸受部、525…遊星歯車、526…第3回転体、527…大径歯車部、528…大径歯車部、529…小径歯車部、531…大径歯車部、532…小径歯車部、533…固定軸、811…太陽歯車、812…第1回転体、812a…筒状部、812b…端板部、812c…突出部、812d…軸孔、813…内歯歯車、814…第2回転体、815…遊星歯車、816…第3回転体、817…大径歯車部、818…大径歯車部、819…小径歯車部、821…固定軸、822…係合凹部、831…固定軸、832…係合ピン、841…突起部、842…大径部、843…小径歯車部、851…大径歯車部、852…小径歯車部、A1…接線、C1…仮想円、P…回転中心、X…第1方向、Y…第2方向、Z…第3方向
Claims (6)
- ロータおよびステータを備えるモータと、
前記ロータから回転トルクが伝達される伝達輪列と、
前記ロータから前記伝達輪列への回転トルクの伝達を継断する第1クラッチ機構と、
前記ロータの軸部に回転可能に支持される誘導リングと、
前記ロータが予め定められた逆転方向に回転したとき、前記逆転方向と逆向きの正転方向に前記ロータの回転方向を切り換える逆転防止機構と、を有し、
前記第1クラッチ機構は、前記伝達輪列に設けられた第1クラッチ爪と、前記ロータに設けられた第2クラッチ爪を備え、
前記逆転防止機構は、前記ロータの回転方向と対応する方向に移動する逆転防止部材と、前記ロータに設けられ前記ロータが前記逆転方向に回転した場合に前記逆転防止部材と衝突する衝突部と、を備え、
前記第2クラッチ爪および衝突部は、前記軸部の軸方向端面に設けられ、同一平面上に配置されていることを特徴とするギアードモータ。 - 前記第2クラッチ爪は環状に配置され、
前記衝突部は、前記第2クラッチ爪の外周側に配置される逆転防止突起に設けられ、
前記第2クラッチ爪の少なくとも一部は、前記逆転防止突起が設けられていない角度位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のギアードモータ。 - 前記逆転防止突起は円弧状に延在し、
前記逆転防止突起の内周面と、前記第2クラッチ爪の外周面とが同一円上に位置することを特徴とする請求項2に記載のギアードモータ。 - 前記伝達輪列による回転トルクの伝達を継断する第2クラッチ機構を有し、
前記第2クラッチ機構は、前記ロータの回転に基づいて前記逆転防止部材を回転させる遊星歯車機構および前記誘導リングを備え、
前記誘導リングは、前記遊星歯車機構の出力回転に基づき、前記ロータと逆方向に回転することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のギアードモータ。 - 前記逆転防止部材は、前記遊星歯車機構の回転中心に位置する固定軸によって回転可能に支持される逆転防止レバーであることを特徴とする請求項4に記載のギアードモータ。
- 請求項1から5の何れか一項に記載のギアードモータと、
前記伝達輪列の出力ギアの回転に基づいて駆動される排水弁駆動部材と、を有することを特徴とする排水弁駆動装置。
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