JP2020018152A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】逆転したロータを他部材に衝突させて正転に修正するモータユニットにおいて、ロータが衝突するときに発生する衝突音を軽減する。【解決手段】ＡＣモータと、ＡＣモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、を備え、逆転防止機構は、ＡＣモータのロータの外面またはロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、ロータが逆転したときに係合部の周回軌道に進入して係合部と衝突する樹脂製のストッパ部材と、を有し、ストッパ部材および係合部のいずれか一方が他方よりも容易に変形する弾性材料からなるモータユニット、および、ストッパ部に、係合部と衝突する部位の弾性変形を容易にする切り込み部であるスリットが形成されているモータユニットにより解決する。【選択図】図５

Description

本発明はモータユニットに関する。

従来から、モータの回転を出力軸に伝達する歯車輪列を備えたギヤードモータが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に示すギヤードモータ１は、駆動源としてＡＣ同期モータが用いられており、ロータ１１の逆転を正転に修正する逆転防止機構（ロータ１１の当接面１１ｈ，扇歯車２５の突起２５ｃ）を備えている。

特開２００２−１０５７２号公報

単相のＡＣ同期モータは始動時に回転する向きが定まらないため、モータの逆転を防止するための機構が別途必要となる。特許文献１のように、逆転したロータ１１の当接面１１ｈを扇歯車２５に衝突させ、その反動でロータ１１を正転に修正する機構を用いる場合、ロータ１１が扇歯車２５に衝突したときに発生する衝突音が大きいという課題がある。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、逆転したロータを他部材に衝突させて正転に修正するモータユニットにおいて、ロータが衝突するときに発生する衝突音を軽減することにある。

上記課題を解決するため、本発明のモータユニットは、駆動源であるＡＣモータと、前記ＡＣモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、を備え、前記逆転防止機構は、前記ＡＣモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突する樹脂製のストッパ部材と、を有し、前記ストッパ部材および前記係合部のいずれか一方は、他方よりも容易に変形する弾性材料からなることを要旨とする。

互いに衝突するストッパ部材および係合部のいずれか一方が、他方よりも変形しやすい弾性材料からなることにより、これらが衝突したときに発生する衝突音を軽減することができる。

このとき、前記ストッパ部材および前記係合部のいずれか一方は、他方よりも容易に変形する熱可塑性エラストマーからなることが好ましい。また、熱可塑性エラストマーのうち、特にポリエステル系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。

適度な硬度を有し弾性変形も可能な熱可塑性エラストマー（特にポリエステル系熱可塑性エラストマー）でストッパ部材または係合部を構成することにより、これらの衝突音の緩和とロータの逆転防止の信頼性との両立を図ることができる。

また、このとき、前記ストッパ部材が前記係合部よりも容易に変形する弾性材料からなることが好ましい。

係合部は、ロータやこれと一体に回転する部材の外面に設けられる。そのため係合部の材料や形状、構造には、係合部が設けられた回転体の回転動作に影響を及ぼさないよう一定の制限が加えられる。例えば係合部には、これが設けられた回転体の遠心力で変形しない程度の硬度を有する材料を用いる必要がある。また係合部の形状は、同回転体の周方向において均等な形状および間隔で形成された凹部または凸部である必要がある。このような制限の少ないストッパ部材に係合部よりも容易に変形する弾性材料を用いることにより、例えばストッパ部材に設けられたアーム状部の自由端を係合部に衝突させるなど、ストッパ部材および係合部の材料・形状・構造を衝突音の軽減に最適化することが可能となる。

また、上記課題を解決するため、本発明のモータユニットは、駆動源であるＡＣモータと、前記ＡＣモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、を備え、前記逆転防止機構は、前記ＡＣモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突するストッパ部材と、を有し、前記ストッパ部材には、前記係合部と衝突する部位の弾性変形を容易にする切り込み部であるスリットが形成されていることを要旨とする。

ストッパ部材にスリットを設け、係合部と衝突する部位を容易に弾性変形可能とすることにより、係合部がストッパ部材に衝突したときの衝突音を軽減することができる。

このとき、前記ストッパ部材は、本体部と、緩衝部と、を有し、前記緩衝部は、前記本体部から延出するアーム状部であり、前記緩衝部の自由端である先端部と前記本体部との間には前記スリットにより隙間が設けられており、前記係合部は、前記緩衝部の先端部に衝突することが好ましい。

緩衝部のうち特に変形しやすい先端部（自由端）に係合部を衝突させることにより、係合部がストッパ部材に衝突したときの衝突音をより顕著に抑えることができる。

また、前記緩衝部の先端部は、該緩衝部の他の部分よりも肉厚に形成されており、前記先端部と前記他の部分との境目はリブで補強されていることが好ましい。

係合部に衝突する緩衝部の先端部を肉厚に形成し、先端部と他の部分とを別途リブで補強することにより、ストッパ部材の全体的な小型化や薄肉化と先端部の強度との両立を図ることができる。

また、前記ストッパ部材は、弾性変形した前記緩衝部が突き当たることで該緩衝部の変形可能な限界位置を定める変形制限部を有することが好ましい。

本発明の緩衝部はストッパ部材の本体部よりも弾性変形しやすいことをその特徴としている。これにより係合部が衝突したときに発生する衝突音が軽減される一方、緩衝部に係合部が勢いよく衝突したときやロータのトルクが大きい場合には、係合部が緩衝部を退けて逆転を継続するおそれがある。所定量変形した緩衝部が突き当たることで緩衝部のそれ以上の変形を阻止する変形制限部をストッパ部材に設けることにより、このような動作異常を未然に防止することができる。

また、本発明のモータユニットは、前記ＡＣモータが単相のＡＣ同期モータであり、前記係合部は、前記ロータの死点を避けた位置で前記緩衝部と衝突するように配置されていることが好ましい。

構造が単純な単相のＡＣ同期モータを駆動源として採用することにより部品コストを抑えることができる。一方、ストッパ部材に逆転が阻止されたときのロータの配置角度がロータの死点（いわゆるデッドポイント）に重なった場合、ロータが始動不能に陥るおそれがある。ロータの死点を避けた位置でストッパ部材に係止部を衝突させることにより、このような動作異常を未然に防止することが可能となる。

このように、本発明にかかるモータユニットによれば、逆転したロータを他部材に衝突させたときに発生する衝突音を軽減することが可能となる。

実施形態にかかる排水弁駆動装置の内部構造を示す平面図である。 排水弁駆動装置の展開断面図である。 モータユニットの構成を示す平面図および部分平面図である。 モータの構造を示す側面視断面図である。 扇形ギヤの構造を示す平面図および斜視図である。 遊星歯車機構の構造を示す側面視断面図である。 モータが逆転したときのフィルタ機構の動作を示す平面図である。 モータが正転したときのフィルタ機構の動作を示す平面図である。 排水弁を駆動しているときのクラッチ機構の動作状態を示す平面図である。 排水弁を駆動しているときのクラッチ機構の動作状態を示す側面図である。 排水弁の開放状態を維持しているときのクラッチ機構の動作状態を示す平面図である。 排水弁の開放状態を維持しているときのクラッチ機構の動作状態を示す側面図である。

［構成概要］
以下、本発明にかかる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。図１は、本発明のモータユニットをその一部に備える排水弁駆動装置９００の内部構造を示す平面図である。図２は、排水弁駆動装置９００の展開断面図である。なお、以下の説明における「上」および「下」とは、図２における上下方向をいうものとする。

［モータユニット]
図３（ａ）は、排水弁駆動装置９００から本例のモータユニットＭの構成を抜き出した平面図である。本例のモータユニットＭは、主に、駆動源であるモータ１００、および扇形ギヤ６００により構成されている。図３（ｂ）は、モータ１００の逆転を正転に修正する機構である逆転防止機構Ｓを構成する部材を拡大した部分拡大図である。以下、これらモータ１００、扇形ギヤ６００、および逆転防止機構Ｓについて説明する。

（モータ）
モータ１００は後述する逆転防止機構Ｓにより回転方向が一方向に制御される単相のＡＣ同期モータである。なお、本例におけるモータ１００の正転とは、ロータ１２０が図３視時計回りに回転することをいい、モータ１００の逆転とは、ロータ１２０が図３視反時計回りに回転することをいう。

図４は、モータ１００の構造を示す側面視断面図である。モータ１００は、上部が開口した略カップ形状の金属製のモータケース１９０、モータケース１９０の内周面に沿って配置された円環形状のステータ１１０、ステータ１１０の内側に配置されたロータ１２０、および、ロータ１２０内に配置され、ロータ１２０と回転中心を同じくする回転体である誘導回転体１５０により構成されている。

モータケース１９０は、ロータ１２０を回転可能に支持するロータ支軸１３１を有している。ロータ支軸１３１は、ステンレス等の金属で形成された固定軸であり、モータケース１９０の底部中央にその基端部が圧入固定されている。なお、ステータ１１０の上面には、排水弁駆動装置９００を構成する他の回転部材や、回動部材を支持する支軸・軸受が立設されている。

ロータ１２０は、ロータマグネット１２１、ロータボス１２２、および磁気誘導マグネット１２３により構成されている。

ロータマグネット１２１は、永久磁石からなる略円筒形状の部材である。ロータマグネット１２１は、その外周面をステータ１１０の内周面に対向させて配置されており、ステータ１１０が発生させる磁界により回転する。

ロータマグネット１２１の上端には、その外周面側の縁部に、後述する逆転防止機構Ｓの一部を構成する切り欠き状の凹部である係合部１２１ａが設けられている。係合部１２１ａは、ロータマグネット１２１の周方向に沿って等間隔に４箇所設けられている。

ロータボス１２２は、ロータマグネット１２１とともにインサート成形された樹脂製の軸体であり、モータ１００の出力軸である。ロータボス１２２は、その径方向中心に軸線方向に貫通された軸穴１２２ｂを有しており、軸穴１２２ｂにはロータ支軸１３１が挿通されている。ロータボス１２２およびロータマグネット１２１は、これらの下端部から互いに他方の部材側に向かって径方向に延びた部分が結合されており、かかる結合部はロータ１２０の底部１２０ａを構成している。これにより、ロータ１２０の内部には、上部が開口した略円柱形状の空間が形成されている。また、ロータボス１２２の上面には、ロータボス１２２に隣接する歯車部材であるクラッチ歯車２００にモータ１００の駆動力を伝達する複数の凸部である駆動側係合爪１２２ａが形成されている。

磁気誘導マグネット１２３は、ロータマグネット１２１の内周面に貼着された環状の永久磁石である。

磁気誘導マグネット１２３の内側には誘導回転体１５０が配置されている。誘導回転体１５０は、誘導リング部Ｒ、および誘導リング部Ｒとともにインサート成形された樹脂製の軸体であるボス部１５３により構成されている。誘導回転体１５０は、磁気誘導マグネット１２３が回転することにより生じる渦電流の電磁誘導作用により、ロータ１２０に連れ回って回転する。

誘導リング部Ｒは、略円筒形状の銅管１５１、および、銅管１５１の筒内に圧入される略円筒形状の鉄管１５２により構成されている。銅管１５１は、非磁性導体である銅からなる誘導体である。鉄管１５２は、強磁性体である鉄製の部材であり、磁気誘導マグネット１２３の磁気吸引力が作用するバックヨーク部である。

ボス部１５３は、その径方向中心に沿って貫通された軸穴１５３ｂを有しており、軸穴１５３ｂにはロータボス１２２が挿通されている。ボス部１５３は、ロータボス１２２によりスラスト方向およびラジアル方向に支持されている。なお、ボス部１５３はロータボス１２２には固定されていない。そのため、誘導回転体１５０は、誘導回転体１５０に対する電磁誘導作用が、誘導回転体１５０に加えられた回転抵抗を上回るときにロータ１２０に連れ回って回転する。また、ボス部１５３の上端には、後述する逆転防止機構Ｓの一部を構成する平歯車である歯車部１５３ａが設けられている。

（扇形ギヤ）
図５は、扇形ギヤ６００の構造を示す平面図（図５(ａ)）および斜視図（図５（ｂ））である。扇形ギヤ６００は、モータ１００がその始動時に逆転したときに係合部１２１ａの周回軌道に進入して係合部１２１ａと衝突するストッパ部材である。

扇形ギヤ６００は、平面視略扇形の本体部６１０と、本体部６１０から延出したアーム状部である緩衝部６２０とを有している。

扇形ギヤ６００の本体部６１０の円弧に相当する部分には、誘導回転体１５０の歯車部１５３ａに噛合する歯車部６１１が形成されている。本例の緩衝部６２０は、同円弧の一方の端部に設けられている。

緩衝部６２０は、その基端部６２０ｂが本体部６１０に連続しており、先端部６２０ａは自由端となっている。緩衝部６２０は、扇形ギヤ６００に設けられた切り込み部であるスリット６２１により、本体部６１０との間に隙間が設けられている（本体部６１０に連続した基端部６２０ｂを除く）。より具体的には、本例のスリット６２１は、本体部６１０の扇形を構成する２つの半径のうちの一方から本体部６１０の円弧方向に沿って切り込まれており、これにより本体部６１０との間に隙間を有する緩衝部６２０が形作られている。なお、同半径におけるスリット６２１の形成位置や深さは、係合部１２１ａとの衝突時の衝撃やロータ１２０のトルクに応じて適宜調節すればよい。

扇形ギヤ６００は、モータ１００がその始動時に逆転したときには、係合部１２１ａの周回軌道に緩衝部６２０を侵入させ、係合部１２１ａと緩衝部６２０の先端部６２０ａとを衝突させる。自由端である緩衝部６２０の先端部６２０ａは、変形によりその衝撃を吸収し、衝突音を軽減する。

また、緩衝部６２０の先端部６２０ａは、緩衝部６２０の他の部位よりも肉厚に形成されている。先端部６２０ａと他の部位との境目はリブ６２２で補強されており、これにより扇形ギヤ６００の全体的な小型化や薄肉化と先端部６２０ａの強度との両立が図られている。

ここで、本例の係合部１２１ａは、ロータ１２０の死点（いわゆるデッドポイント）を避けた位置で緩衝部６２０に衝突するように配置されている。本例のモータユニットＭは、構造が単純な単相モータを駆動源として採用することにより部品コストを抑えている。一方、緩衝部６２０に逆転が阻止されたときのロータ１２０の配置角度がロータ１２０の死点位置と重なった場合、ロータ１２０が始動不能に陥るおそれがある。本例では、ロータ１２０の死点を避けるように係合部１２１ａが配置されていることにより、このような動作異常が未然に防止されている。

また、本例の扇形ギヤ６００の材料には、係合部１２１ａよりも容易に変形する弾性材料であるポリエチレン系熱可塑性エラストマーが用いられている。扇形ギヤ６００を弾性材料で成形することにより、係合部１２１ａとの衝突音がより顕著に抑えられている。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは適度な硬度を有しており、これにより係合部１２１ａとの衝突音の緩和とロータ１２０の逆転防止の信頼性との両立が図られている。

なお本例では、扇形ギヤ６００をポリエチレン系熱可塑性エラストマーで成形することで衝突音の軽減を図っているが、かかる効果は、係合部１２１ａ側を扇形ギヤ６００よりも容易に変形する弾性材料で成形することによっても得ることができる。ただしその場合、係合部１２１ａの材料には、ロータ１２０の回転に伴う遠心力で変形しない程度の硬度を有するものを用いる必要があり、また、係合部１２１ａは、ロータ１２０の回転動作を阻害しないよう、ロータ１２０の周方向において均等な形状および間隔で設けられる必要がある。本例では、このような制限の少ない扇形ギヤ６００をポリエチレン系熱可塑性エラストマーで成形することにより、変形容易なアーム状の緩衝部６２０の先端部６２０ａで衝突音を吸収することが可能とされている。なお、扇形ギヤ６００に用いられる弾性材料はポリエチレン系熱可塑性エラストマーには限られず、他の熱可塑性エラストマーを採用することもできる。

その他、扇形ギヤ６００の回動中心部からは円筒形状の軸体６３０が上方に延出している。軸体６３０の上部には、軸体６３０の径方向外側に突出した係止片である正転時係止片６３５が形成されている。また、扇形ギヤ６００の回動中心部からはさらに、誘導回転体１５０側の略反対方向に向かって、棒状のレバー部６４０が延出している。図３に示されるように、レバー部６４０の先端にはコイルばね６９０の一端が取り付けられるばねポスト６４１が設けられており、コイルばね６９０の他端は、ステータ１１０上に設けられたピン１３５に取り付けられている。

（逆転防止機構）
以下、図３（ｂ）を参照して本例の逆転防止機構Ｓについて説明する。本例の逆転防止機構Ｓは、主に、ロータ１２０の係合部１２１ａ、扇形ギヤ６００の歯車部６１１と緩衝部６２０、および誘導回転体１５０により構成されている。

モータ１００が逆転すると、これに連れ回って誘導回転体１５０が反時計回りに回転する。そして、誘導回転体１５０の歯車部１５３ａに歯車部６１１が噛合する扇形ギヤ６００は時計回りに回動する。ロータ１２０がさらに逆転すると、扇形ギヤ６００の緩衝部６２０の先端部６２０ａが係合部１２１ａの周回軌道に侵入し、係合部１２１ａに衝突する。この衝撃により、ロータ１２０の回転方向は正転に修正される。なお、本例の係合部１２１ａはロータ１２０の外面に設けられた凹部であるが、係合部１２１ａはロータ１２０と一体に回転する他の部材の外面に設けられてもよく、また、凸部であってもよい。

また、扇形ギヤ６００には、弾性変形した緩衝部６２０の先端部６２０ａが突き当たることで緩衝部６２０の変形可能な限界位置を定める変形制限部Ｌが設けられている。

これまで述べたように、緩衝部６２０の先端部６２０ａは弾性変形しやすいように工夫されており、これにより係合部１２１ａが衝突したときに発生する衝突音が軽減されている。その反面、係合部１２１ａが先端部６２０ａに勢いよく衝突したときや、ロータ１２０のトルクが大きいときには、係合部１２１ａが先端部６２０ａを退けて逆転を継続するおそれがある。変形制限部Ｌは、所定量変形した緩衝部６２０がこれに突き当たることで、緩衝部６２０のそれ以上の変形を阻止する。これにより衝突音の軽減と逆転の確実な修正との両立が図られている。

［排水弁駆動装置］
以下、図１および図２を参照して排水弁駆動装置９００の他の構成について説明する。排水弁駆動装置９００は、モータ１００の駆動力により外部部材である排水弁Ｖを開放する装置である。本例の排水弁Ｖは、その初期状態において閉塞されており、また、図示しない付勢手段により排水弁Ｖには常にこれを閉塞させる方向に付勢力が作用している。排水弁駆動装置９００は、かかる付勢力に抗して排水弁Ｖを牽引することでこれを開放させ、また、その開放状態を維持する。

排水弁駆動装置９００は、駆動源であるモータ１００、モータ１００の駆動力を被駆動体である排水弁Ｖに伝達する動力伝達経路である第１経路Ｐ_１、第１経路Ｐ_１による駆動力の伝達を「継」状態または「断」状態に切り替えるクラッチ機構Ｃ、モータ１００の正転時の駆動力を第１経路Ｐ_１に伝達させるフィルタ機構Ｆ、および、フィルタ機構Ｆにモータ１００の駆動力を伝達する動力伝達経路である第２経路Ｐ_２と、を備えている。なお、モータユニットＭの逆転防止機構Ｓはフィルタ機構Ｆの一部である。

（第１経路）
以下、第１経路Ｐ_１の構成について説明する。第１経路Ｐ_１は、モータ１００の正転時の駆動力により排水弁Ｖをワイヤー４５０で牽引する出力経路である。

第１経路Ｐ_１は、駆動源側から排水弁Ｖ側に向かって、モータ１００のロータ１２０、クラッチ歯車２００、遊星歯車機構３００、第１経路第４歯車４１０（以下、単に「歯車４１０」という。）、第１経路第５歯車４２０（以下、単に「歯車４２０」という。）、ウインチ部材４３０、およびワイヤー４５０により構成されている。なお、ワイヤー４５０の先端部には排水弁Ｖ側に取り付けられる留め金４５１が固定されている。

ロータ１２０のロータボス１２２上面に設けられた駆動側係合爪１２２ａが、クラッチ歯車２００の下面から下方に突出した複数の凸部である従動側係合爪２１０と係合することにより、モータ１００の駆動力がクラッチ歯車２００に伝達される。

クラッチ歯車２００の外周面に形成された平歯車である歯車部２２０は、遊星歯車機構３００の入力部である入力歯車３１１と噛合している。入力歯車３１１はクラッチ歯車２００よりも大径の歯車であり、これによりモータ１００の回転は減速されて遊星歯車機構３００に入力される。そして、遊星歯車機構３００内でモータ１００の回転はさらに減速され、出力される。

遊星歯車機構３００の出力部である出力歯車３３３には、歯車４１０の大径歯車部４１１が噛合しており、歯車４１０の小径歯車部４１２には、歯車４２０の大径歯車部４２１が噛合している。歯車４２０は、そのセレーション部４２２が、ウインチ部材４３０に形成された貫通孔４３１に嵌合されており、歯車４２０とウインチ部材４３０とは周方向へ一体的に回転する。これによりモータ１００の回転はさらに減速され、ワイヤー４５０を介して排水弁Ｖに伝達される。

（遊星歯車機構）
遊星歯車機構３００は、第１経路Ｐ_１の一部を構成するとともに、その差動歯車構造を利用して、後述するフィルタ機構Ｆの一部を構成している。図６は、遊星歯車機構３００の構造を示す側面視断面図である。遊星歯車機構３００は、太陽歯車部材３１０、内歯車部材３２０、３つの遊星歯車３３１、および遊星キャリア部材３３０により構成されている。

太陽歯車部材３１０は、太陽歯車３１２が形成された内筒３１０ａと、遊星歯車機構３００の入力部である入力歯車３１１が外周面に形成された外筒３１０ｂとが、これらの上端部で一体化された二重筒構造の歯車部材である。外筒３１０ｂの入力歯車３１１は、クラッチ歯車２００の歯車部２２０と噛合しており、内筒３１０ａの太陽歯車３１２は、太陽歯車部材３１０の内部で３つの遊星歯車３３１と噛合している。これにより、クラッチ歯車２００の回転は、入力歯車３１１から太陽歯車３１２を経て、これら遊星歯車３３１に伝達される。

内歯車部材３２０は、その内周面に内歯車３２２が形成された略キャップ形状の歯車部材である。内歯車部材３２０は、その上部が太陽歯車部材３１０の外筒３１０ｂ内に嵌合されており、太陽歯車部材３１０から露出した下端部にはフィルタ歯車３２１が形成されている。フィルタ歯車３２１は、内歯車部材３２０の下端部から径方向外側に円環状に延出したフランジ状の平歯車である。内歯車部材３２０の内歯車３２２は遊星歯車３３１と噛合しており、フィルタ歯車３２１は後述する第２経路Ｐ_２を構成する第２経路第４歯車７２０（以下、単に「歯車７２０」という。）の小径歯車部７２２と噛合している。

遊星キャリア部材３３０は、遊星歯車３３１を回転可能に支持する枠体である遊星支持部３３２と、遊星支持部３３２から下方に延出した、遊星歯車機構３００の出力部である出力歯車３３３と、が一体化された部材である。遊星キャリア部材３２０の出力歯車３３３は、第１経路Ｐ_１を構成する歯車４１０の大径歯車部４１１と噛合している。

遊星歯車機構３００において、入力歯車３１１の回転、つまり太陽歯車３１２の回転が出力歯車３３３に伝達されるかどうかは、フィルタ歯車３２１の角度位置が固定されているかどうかにより決定される。フィルタ歯車３２１の回転が歯車７２０の小径歯車部７２２に係止されると、フィルタ歯車３２１とともに、内歯車部材３２０の内歯車３２２の角度位置も固定される。フィルタ歯車３２１が固定されているときに太陽歯車３１２が回転すると、その回転は遊星歯車３３１に伝えられ、遊星歯車３３１は、固定された内歯車３２２に沿って公転し、遊星支持部３３２とともに出力歯車３３３を回転させる。一方、フィルタ歯車３２１が固定されていないときには、太陽歯車３１２の回転は遊星歯車３３１の自転を経て内歯車３２２の空転により消費され、出力歯車３３３には伝達されない。

つまり、モータ１００の正転時にフィルタ歯車３２１を固定することで、モータ１００正転時の駆動力を第１経路Ｐ_１に伝達させることができ、モータ１００逆回転時の駆動力を内歯車３２２の空転により消失させることができる。

（第２経路およびフィルタ機構）
以下、図７、図８、図２、および図５を参照して第２経路Ｐ_２およびフィルタ機構Ｆの具体的な構成について説明する。フィルタ機構Ｆはモータ１００の正転時の駆動力を第１経路Ｐ_１に伝達させる機構である。第２経路Ｐ_２は、かかるフィルタ機構Ｆを作動させる出力経路である。

フィルタ機構Ｆおよび第２経路Ｐ_２は、駆動源側から遊星歯車機構３００側に向かって、誘導回転体１５０、扇形ギヤ６００、扇形ギヤ６００に隣接する歯車部材である第２経路第３歯車７１０（以下、単に「歯車７１０」という。）、歯車７２０（第２経路第４歯車７２０）、および遊星歯車機構３００の内歯車部材３２０により構成されている。

図７は、モータ１００が逆転したときのフィルタ機構Ｆの動作を示す平面図である。モータ１００が逆転すると、これに連れ回って誘導回転体１５０が反時計回りに回転する。そして、誘導回転体１５０の歯車部１５３ａに噛合する扇形ギヤ６００は時計回りに回動する。扇形ギヤ６００側面に設けられた円弧形状の切欠き６１２（図５参照）が歯車７１０の基端部に当接する位置まで扇形ギヤ６００が回動すると、扇形ギヤ６００はそれ以上回動することができなくなる。そして、扇形ギヤ６００と噛合する誘導回転体１５０も、それ以降の回転が扇形ギヤ６００により係止される。

上でも述べたように、誘導回転体１５０のボス部１５３はロータボス１２２には固定されておらず、誘導回転体１５０は、誘導回転体１５０に対する電磁誘導作用が、誘導回転体１５０に加えられた回転抵抗を上回るときロータ１２０に連れ回って回転する。そのため、誘導回転体１５０の回転が扇形ギヤ６００に係止された後も、ロータ１２０は逆転を継続する。

扇形ギヤ６００が歯車７１０の基端部に当接する位置まで回動した状態でロータ１２０が逆転すると、ロータ１２０の係合部１２１ａが扇形ギヤ６００の緩衝部６２０の先端部６２０ａに衝突する。この衝撃により、ロータ１２０の回転方向は正転に修正される。

歯車７１０は、その上部の外周面に、扇形ギヤ６００の正転時係止片６３５と係合可能な複数の係合突起７１１が形成されている。また、歯車７１０の下部には平歯車である歯車部７１２が設けられている。

歯車７２０は、同軸上に重ねられた大径歯車７２１および小径歯車７２２が一体成形された複合歯車である。歯車７２０の大径歯車７２１は歯車７１０の歯車部７１２と噛合しており、歯車７２０の小径歯車７２２は内歯車部材３２０のフィルタ歯車３２１と噛合している。

図８は、モータ１００が正転したときのフィルタ機構Ｆの動作を示す平面図である。モータ１００が正転すると、これに連れ回って誘導回転体１５０が時計回りに回転する。そして、誘導回転体１５０の歯車部１５３ａに噛合する扇形ギヤ６００は反時計回りに回動する。なお、このとき、コイルばね６９０は、扇形ギヤ６００に引張され、扇形ギヤ６００を原位置に戻すように扇形ギヤ６００を付勢する。

扇形ギヤ６００の正転時係止片６３５が歯車７１０の外周面に当接する位置まで扇形ギヤ６００が回動すると、扇形ギヤ６００はそれ以上回動することができなくなる。そして、扇形ギヤ６００と噛合する誘導回転体１５０も、それ以降の回転が扇形ギヤ６００により係止される。なお、この場合でもロータ１２０は正転を継続する。

扇形ギヤ６００の正転時係止片６３５が歯車７１０の外周面に当接すると、歯車７１０の係合突起７１１が正転時係止片６３５に係合することで、歯車７１０の回転が係止される。なお、モータ１００が正転したときには、歯車７１０は、フィルタ歯車３２１から逆流してきた駆動力により時計回りに回転しようとする。

歯車７１０の時計回りの回転が係止されると、これに連動して、歯車７２０とフィルタ歯車３２１（内歯車部材３２０）の回転も係止される。これにより、第１経路Ｐ_１にモータ１００の駆動力が伝達されるようになる。

（クラッチ機構）
以下、図９乃至図１２を参照して排水弁駆動装置９００のクラッチ機構Ｃについて説明する。図９は、排水弁Ｖを駆動しているときのクラッチ機構Ｃの動作状態を示す平面図（図１０を矢示Ｂ方向から見た図）であり、図１０はクラッチ機構Ｃの同動作状態を示す側面図（図９を矢示Ａ方向から見た図）である。なお、排水弁駆動装置９００を停止したときも、クラッチ機構Ｃは、図９および図１０に示される状態となる。図１１は、排水弁Ｖの開放状態を維持しているときのクラッチ機構Ｃの動作状態を示す平面図（図１２を矢示Ｂ方向から見た図）であり、図１２はクラッチ機構Ｃの同動作状態を示す側面図（図１１を矢示Ａ方向から見た図）である。なお、図１０および図１２では、歯車４２０の記載を省略している。

クラッチ機構Ｃは、第１経路Ｐ_１によるモータ１００の駆動力の伝達を「継」状態または「断」状態に切り替える機構である。クラッチ機構Ｃは、主に、モータ１００のロータボス１２２、第１経路Ｐ_１においてロータボス１２２の従動側に隣接する歯車部材であるクラッチ歯車２００、略扇形の板状部材であるクラッチレバー５００により構成されている。クラッチレバー５００は、排水弁Ｖの開閉状態に合わせて、その基端部の支軸１３６を回動中心として所定の角度範囲内を水平方向へ往復移動する部材である。

ロータボス１２２およびクラッチ歯車２００は、ロータ支軸１３１により同軸線上で支持されている。クラッチ歯車２００の軸方向位置は固定されておらず、クラッチ歯車２００は、ロータ支軸１３１上を上下方向に移動可能である。ロータボス１２２のクラッチ歯車２００側の端面である上面１２２ｓと、クラッチ歯車２００のロータボス１２２側の端面である下面２００ｓとの間には、これらを離間方向へ付勢する付勢部材であるコイルばね２５０が配置されている。

ロータボス１２２の上面１２２ｓには、クラッチ歯車２００側に突出した複数の凸部である駆動側係合爪１２２ａが形成されている。そして、クラッチ歯車２００の下面２００ｓには、ロータボス１２２側に突出した複数の凸部である従動側係合爪２１０が形成されている。従動側係合爪２１０が駆動側係合爪１２２ａに係合することにより、モータ１００の駆動力はクラッチ歯車２００に伝達される。すなわち、第１経路Ｐ_１が「継」状態となる。また、これら従動側係合爪２１０および駆動側係合爪１２２ａの係合が解除されることにより、第１経路Ｐ_１は「断」状態となる。

クラッチ歯車２００は、その歯車部２２０から上方に突出した筒状の従動軸２４０を有している。クラッチレバー５００はその下面に、ロータボス１２２とクラッチ歯車２００との間隔を制御するカムであるスロープ部５１０を有している。スロープ部５１０は、クラッチ歯車２００の従動軸２４０が接触するテーパ面５１１を有している。スロープ部５１０は、テーパ面５１１でクラッチ歯車２００の従動軸２４０を押圧することにより、クラッチ歯車２００の軸方向位置を制御する。より具体的には、排水弁Ｖの開放時には、クラッチ歯車２００を押圧してその軸方向位置を下げることにより、従動側係合爪２１０を駆動側係合爪１２２ａに係合させ、排水弁Ｖの開放が完了し、その開放状態を維持するときには、押圧を解除して従動側係合爪２１０を駆動側係合爪１２２ａから離間させる。

また、図１２に示されるように、スロープ部５１０のテーパ面５１１は、ロータボス１２２とクラッチ歯車２００とが離間しているときの従動軸２４０の位置（図１２視左側）から、これらが係合しているときの従動軸２４０の位置（図１２視右側）に向かって、順に、面位置が次第に高くなる第１テーパ面５１１ａと、頂部を経て面位置が次第に低くなる第２テーパ面５１１ｂと、を有している。なお、第２テーパ面５１１ｂにおける面位置の低下量Ｄは、第１テーパ面５１１ａにおける面位置の上昇量Ｕよりも小さい。例えば図１０に示されるように、ロータボス１２２とクラッチ歯車２００とを係合させたときに、第１テーパ面５１１ａとは逆方向に傾斜した第２テーパ面５１１ｂで従動軸２４０を支持することにより、装置の振動などのはずみでクラッチ歯車２００が第１テーパ面５１１ａを下ってしまうことが抑制されている。

図９および図１１に示されるように、歯車４２０の上面４２０ａには、その周方向位置により溝幅を変えて形成された略円弧形状の溝部であるカム溝４２３が設けられている。一方、クラッチレバー５００の下面には、歯車４２０とその水平方向における位置が重なる部分に、下方に突出した軸部である従動軸５３０が形成されている。クラッチレバー５００の従動軸５３０は、歯車４２０のカム溝４２３に嵌合されている。つまり、歯車４２０およびクラッチレバー５００は表面カムを構成している。クラッチレバー５００は歯車４２０のカムフォロアーであり、歯車４２０の回動に追従して、水平方向における所定の角度範囲内を往復移動する。

また、クラッチレバー５００には、ロータ支軸１３１が挿通される長穴であるガイド穴５４０が形成されている。ガイド穴５４０は、クラッチレバー５００の可動範囲内において、ロータ支軸１３１と位置が重なる部分の全長にわたって形成されている。また、ガイド穴５４０はスロープ部５１０にも及んでおり、このため、スロープ部５１０は平面視略Ｕ字形に形成されている。

また、クラッチレバー５００の下面には、下方に突出した凸部である係止片５２０が形成されている。そして、クラッチ歯車２００には、その従動軸２４０から径方向外側に延出した凸部である被係止片２３０が設けられている。クラッチ歯車２００の被係止片２３０が、クラッチレバー５００の係止片５２０と周方向に係合することにより、クラッチ歯車２００はその回転が係止される。なお、クラッチ歯車２００の被係止片２３０は、平面視点対象に二つ形成されている。クラッチ歯車２００の逆転がクラッチレバー５００に阻止されることにより、排水弁Ｖの開放後に、排水弁Ｖ自体の付勢力に抗して排水弁Ｖの開放状態を維持することが可能とされている。

図９および図１０に示すように、排水弁Ｖの開放時には、クラッチレバー５００のスロープ部５１０でクラッチ歯車２００が下方に押圧されることにより、従動側係合爪２１０が駆動側係合爪１２２ａに係合する。これにより第１経路Ｐ_１が「継」状態となり、モータ１００の駆動力で排水弁Ｖが開放される。

図１１および図１２に示すように、排水弁Ｖの開放後、その開放状態を維持するときには、クラッチレバー５００によるクラッチ歯車２００の押圧が解除され、従動側係合爪２１０が駆動側係合爪１２２ａから離間する。これにより第１経路Ｐ_１は「断」状態となり、ロータボス１２２は空転することとなる。そして、クラッチ歯車２００の被係止片２３０が、クラッチレバー５００の係止片５２０と周方向に係合し、クラッチ歯車２００の逆転が阻止される。これにより、排水弁Ｖ自体の付勢力に抗して排水弁Ｖの開放状態が維持される。

（排水弁駆動装置の動作）
以下、排水弁駆動装置９００の動作について説明する。以下の説明では、排水弁駆動装置９００の動作を、初期状態（閉塞位置）にある排水弁Ｖを開放するときの動作、および、開放状態にある排水弁Ｖを閉塞するときの動作に分けて説明する。

（１）排水弁開放動作
排水弁Ｖは初期状態（ワイヤー４５０がウインチ部材４３０に巻き上げられていない状態）において閉塞位置にある。このとき、クラッチレバー５００はそのスロープ部５１０でクラッチ歯車２００を押し下げており、クラッチ歯車２００の従動側係合爪２１０は、ロータボス１２２の駆動側係合爪１２２ａに係合した状態にある。すなわち、クラッチ機構Ｃは図９および図１０に示される状態にあり、第１経路Ｐ_１は「継」状態にある。

この状態からモータ１００が逆転すると、そのロータ１２０内に配置された誘導回転体１５０もロータ１２０に連れ回って逆転方向へ回転する。誘導回転体１５０が逆転すると、その歯車部１５３ａに噛合する扇形ギヤ６００は、緩衝部６２０をロータ１２０の係合部１２１ａの周回軌道に進入させる向きに回動する。係合部１２１ａが緩衝部６２０に衝突することによりモータ１００の逆転は正転に修正される。

モータ１００が正転方向へ駆動されると、ロータボス１２２とともにクラッチ歯車２００が回転する。そして、ロータ１２０内に配置された誘導回転体１５０もロータ１２０に連れ回って回転する。誘導回転体１５０が回転すると、その歯車部１５３ａに噛合する扇形ギヤ６００も回動する。このとき、扇形ギヤ６００は、コイルばね６９０の付勢力に抗して、正転時係止片６３５が歯車７１０（係合突起７１１）に接近する方向に回動する。

正転時係止片６３５が係合突起７１１に係合すると、歯車７１０の回転が係止される。歯車７１０の回転が係止されると、歯車７１０に噛合する歯車７２０の回転も係止される。歯車７２０の回転が係止されると、歯車７２０に噛合するフィルタ歯車３２１、つまり内歯車部材３２０の回転も係止される。すなわち、フィルタ機構Ｆにより、内歯車部材３２０の角度位置が固定され、第１経路Ｐ_１がモータ１００の正転駆動力を伝達可能な状態となる。なお、扇形ギヤ６００および歯車７１０が係合することで誘導回転体１５０が回転不能となった後も、ロータ１２０は誘導回転体１５０とは非同期に正転を継続する。

クラッチ歯車２００の歯車部２２０は、遊星歯車機構３００の入力歯車部３１１と噛合している。クラッチ歯車２００の回転は入力歯車部３１１を経て太陽歯車３１２に伝達され、太陽歯車部材３１２が回転する。

太陽歯車３１２は、遊星歯車機構３００の内部において３つの遊星歯車３３１と噛合している。また、これら遊星歯車３３１は、内歯車部材３２０の内歯車３２２とも噛合している。上で述べたように、内歯車部材３２０は、フィルタ機構Ｆによりその角度位置が固定された状態にある。そのため、太陽歯車３１２が回転すると、遊星歯車３３１は内歯車部材３２０の内歯車３２２に沿って太陽歯車３１２の周りを公転する。遊星歯車３３１が公転すると、遊星歯車３３１を支持する遊星キャリア３３０とともに、遊星歯車機構３００の出力歯車３３３が回転する。

なお、モータ１００が逆転した時には、フィルタ機構Ｆが内歯車部材３２０の回転を係止しないから、仮に太陽歯車３１２が回転したとしても、その太陽歯車３１２の回転は、遊星歯車３３１の自転を経て内歯車部材３２０の空転により消費される。遊星歯車機構３００の出力歯車３３３には、第１経路Ｐ_１を介して排水弁Ｖ自体の付勢力が作用しており、入力歯車部３１１に伝えられた駆動力が、回転抵抗の少ない内歯車部材３２０側に流れてしまうからである。

出力歯車３３３には歯車４１０が噛合しており、歯車４１０には歯車４２０が噛合している。歯車４２０の上面には、歯車４２０と周方向へ一体的に回転するウインチ部材４３０が取り付けられている。ウインチ部材４３０が回動すると、ウインチ部材４３０に接続されたワイヤー４５０が巻き取られる。ワイヤー４５０の先端には排水弁Ｖが固定されており、これにより、排水弁Ｖが開放される。

歯車４２０が所定位置まで回動すると（ワイヤー４５０が所定量巻き取られると）、歯車４２０のカムフォロアーであるクラッチレバー５００が、歯車４２０から離れる方向へ移動する。すなわち、クラッチ機構Ｃが図１１および図１２に示される状態となる。

クラッチレバー５００の移動により、クラッチ歯車２００の押圧は解除され、クラッチ歯車２００はコイルばね２５０の付勢力により上方へと移動する。これにより、クラッチ歯車２００の従動側係合爪２１０と、ロータボス１２２の駆動側係合爪１２２ａとの係合が解除され、モータ１００の駆動力がクラッチ歯車２００に伝達されない状態となる。つまり、第１経路Ｐ_１は「断」状態となる。

また、クラッチレバー５００の上記移動により、クラッチ歯車２００の被係止片２３０が、クラッチレバー５００に設けられた係止片５２０に周方向に当接する。すなわち、クラッチ歯車２００の回転がクラッチレバー５００により係止された状態となる。クラッチ歯車２００の回転が係止されると、第１経路Ｐ_１を構成するクラッチ歯車２００以降の部材の角度位置も固定される。なお、このときも、フィルタ機構Ｆは内歯車部材３２０の回転を係止しており、第１経路Ｐ_１には排水弁Ｖ自体の付勢力が作用している。しかし、クラッチ歯車２００の回転はクラッチレバー５００により係止されているため、クラッチ歯車２００が逆転することはない。これにより、排水弁Ｖ自体の付勢力に抗して排水弁Ｖの開放状態が維持される。

（２）排水弁閉塞動作
排水の完了後、排水弁Ｖを閉塞させるときには、モータ１００への給電を停止する。モータ１００への給電を停止することにより、モータ１００による誘導回転体１５０の電磁誘導力が消失する。これにより、扇形ギヤ６００がコイルばね６９０の付勢力に屈して原位置へと戻り、扇形ギヤ６００から歯車７１０、歯車７２０、そしてフィルタ歯車３２１へと続く係止関係が解除される。つまりフィルタ機構Ｆが無効化され、内歯車部材３２０が空転可能な状態となる。

排水弁Ｖには常に、排水弁Ｖを閉塞させる方向に付勢力が作用している。そのため、フィルタ機構Ｆが無効化され、内歯車部材３２０が空転可能になると、排水弁Ｖの開放状態を維持していた牽引力は内歯車部材３２０の空転により消失する。これにより排水弁Ｖは排水弁Ｖ自体の付勢力により閉塞する。

さらに、排水弁Ｖの閉塞方向に歯車４２０が回動すると、クラッチレバー５００は歯車４２０に近づく方向へ移動する。すなわち、クラッチ機構Ｃが図９および図１０に示される状態となる。これにより、クラッチ歯車２００の従動側係合爪２１０が、ロータボス１２２の駆動側係合爪１２２ａに係合し、モータ１００の駆動力がクラッチ歯車２００に伝達される状態となる。つまり、第１経路Ｐ_１が「継」状態となる。

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。

９００：排水弁駆動装置，Ｍ：モータユニット，Ｐ_１：第１経路（動力伝達経路），Ｓ：逆転防止機構，Ｖ：排水弁（外部部材），１００：モータ（ＡＣモータ），１２０：ロータ，１２１ａ：係合部，１５０：誘導回転体，１５３ａ：歯車部，６００：扇形ギヤ（ストッパ部材），６１０：本体部，６１１：歯車部，６２０：緩衝部，６２０ａ：緩衝部の先端部，６２１：スリット，６２２：リブ，Ｌ：変形制限部

Claims (9)

1. 駆動源であるＡＣモータと、
   前記ＡＣモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、
   を備え、
   前記逆転防止機構は、
   前記ＡＣモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、
   前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突する樹脂製のストッパ部材と、
   を有し、
   前記ストッパ部材および前記係合部のいずれか一方は、他方よりも容易に変形する弾性材料からなることを特徴とするモータユニット。
2. 前記ストッパ部材および前記係合部のいずれか一方は、他方よりも容易に変形する熱可塑性エラストマーからな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. 前記ストッパ部材および前記係合部のいずれか一方は、他方よりも容易に変形するポリエステル系熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする請求項２に記載のモータユニット。
4. 前記ストッパ部材は、前記係合部よりも容易に変形する弾性材料からな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. 駆動源であるＡＣモータと、
   前記ＡＣモータの逆転を正転に修正する逆転防止機構と、
   を備え、
   前記逆転防止機構は、
   前記ＡＣモータのロータの外面または該ロータと一体に回転する部材の外面に設けられた凹部または凸部である係合部と、
   前記ロータが逆転したときに前記係合部の周回軌道に進入して前記係合部と衝突するストッパ部材と、
   を有し、
   前記ストッパ部材には、前記係合部と衝突する部位の弾性変形を容易にする切り込み部であるスリットが形成されていることを特徴とするモータユニット。
6. 前記ストッパ部材は、本体部と、緩衝部と、を有し、
   前記緩衝部は、前記本体部から延出するアーム状部であり、前記緩衝部の自由端である先端部と前記本体部との間には前記スリットにより隙間が設けられており、
   前記係合部は、前記緩衝部の先端部に衝突することを特徴とする請求項５に記載のモータユニット。
7. 前記緩衝部の先端部は、該緩衝部の他の部分よりも肉厚に形成されており、
   前記先端部と前記他の部分との境目はリブで補強されていることを特徴とする請求項６に記載のモータユニット。
8. 前記ストッパ部材は、弾性変形した前記緩衝部が突き当たることで該緩衝部の変形可能な限界位置を定める変形制限部を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のモータユニット。
9. 前記ＡＣモータは単相のＡＣ同期モータであり、
   前記係合部は、前記ロータの死点を避けた位置で前記緩衝部と衝突するように配置されていることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のモータユニット。

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