JP3632345B2

JP3632345B2 - クラッチ付きモータ

Info

Publication number: JP3632345B2
Application number: JP01476697A
Authority: JP
Inventors: 道雄山本
Original assignee: 三菱マテリアルシ−エムアイ株式会社
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH10201171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速歯車列を構成する歯車にクラッチ機構が設けられたモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、エアーコンディショナーのルーバの開閉駆動装置、あるいは自動開閉弁や電子レンジのターンテーブル等の各種回転装置における駆動装置として、モータの出力軸に減速歯車列が組込まれた減速機構付きモータが広く用いられている。
ところで、この種の減速機構が組込まれたモータにあっては、通常上記モータを駆動してエアコンルーバを開閉したり、あるいはターンテーブルを回転させたりするものであるものの、時として操作者が、上記モータの停止中に強制的に手動で当該ルーバを開閉したり、またはターンテーブルを回転させたり等することがある。このような際に、これらの回転操作が緩やかに行なわれる場合には、上記モータの減速機構の出力軸から逆に減速歯車列が回転してモータのロータが空回転するものの、上記回転を急激に行なうと、減速歯車列に通常の駆動トルク以上の過度の回転トルクが作用して、上記減速歯車列を構成する歯車の損傷を招くという問題点がある。
【０００３】
そこで、従来よりこの種の減速機構付きモータにあっては、通常減速歯車列の出力軸に、外部から当該出力軸に強制的かつ急激な回転トルクが作用した際に、スリップを生じて、モータのロータ側への回転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構が設けられている。
図２および図３は、従来のこの種のクラッチ付きモータを示すものである。
これらの図において、このクラッチ付きモータは、有底円筒状のケーシング１の底部に、コイル２が巻回されたボビン３内に永久磁石を有するロータが回転自在に設けられた周知のモータ５が組込まれ、このモータ５上に配設された中蓋６上に、上記ロータの歯車４と歯合する複数の歯車からなる減速歯車列７が組込まれたものである。ここで、上記歯車は、それぞれ中蓋６に立設されたピン６ａに回転自在に支承されており、一方にピニオンが形成され、かつ他方により大径のスパーギアが形成されている。そして、各歯車は、そのスパーギアをモータ５側に隣接する歯車のピニオンに歯合させ、かつそのピニオンを減速歯車列７の出力軸１１側に隣接する歯車のスパーギアに歯合させて配列されている。さらに、スパーギア１２のみを有する最終段の歯車９は、その出力軸１１をケーシング１を塞ぐ蓋（図示を略す。）の開口部から突出させて設けられている。そして、この最終段の歯車９に、上述したクラッチ機構が設けられている。
【０００４】
この歯車９は、図３に示すように、金属製の上記出力軸１１と、合成樹脂によって成形されたスパーギア１２と、金属製の円板部材からなる２枚の摩擦板１３との４つの部品によって構成されたものである。この出力軸１１の一端部には、その両側面が切り欠かれて図示されないエアコンのルーバ等の被駆動部材の回転軸と一体的に係合するキー部１１ａが形成されており、多端部にその一側部が切り欠かれたギア取付部１１ｂが形成されている。そして、このギア取付部１１ｂに、上記スパーギア１２を間に挟んで一対の摩擦板１３、１３が取付けられている。ここで、上記ギア取付部１１ｂが挿通される摩擦板１３の孔部は、当該ギア取付部１１ｂの外形と一致する非円形に形成されており、上記摩擦板１３、１３は出力軸１１と一体的に回転するようになっている。
【０００５】
他方、上記スパーギア１２の孔部は円形に形成されており、これにより上記スパーギアは、ギア取付部１１ｂに回転自在に外装されている。このスパーギア１２の軸線方向両端面の外周側には、それぞれ円環状の凸部１２ａが形成されている。そして、上記スパーギア１２は、上記摩擦板１３、１３に挟持された状態で、一方の摩擦板１３の中央部１３ａが他方の摩擦板１３側に向けて加締められることにより、当該摩擦板１３と凸部１２ａとの間の摩擦力によってその自由な回転が拘束された状態で、上記摩擦板１３、１３を介して出力軸１１のギア取付部１１ｂに取付けられている。そして、上記出力軸１１における上記摩擦板１３および凸部１２ａが形成されたスパーギア１２によって、このクラッチ付きモータにおけるクラッチ機構が構成されている。
【０００６】
上記構成からなる従来のクラッチ付きモータにあっては、モータ５を駆動させた際には、その回転トルクが減速歯車列７を介して最終段の歯車９のスパーギア１２に伝えられ、その凸部１２ａおよび摩擦板１３との間の摩擦力によって出力軸１１が一体に回転することにより、リンクを介したルーバの開閉駆動や、弁軸やターンテーブル等の回転駆動を行なうようになっている。また、例えばモータ５が停止状態にある時に、ルーバ等を手動でゆっくり開閉する場合のように、外部から出力軸１１に非常にゆっくりな回転が加わった場合には、出力軸１１と一体に回転する摩擦板１３とスパーギア１２の凸部１２ａとの間の摩擦力によって、上記スパーギア１２も一体に回転し、この回転が減速歯車列７を介してロータの歯車４に伝えられ、上記ロータが空回転するようになっている。
そして、上記ルーバ等を急激に開閉した場合のように、外部から上記出力軸１１に瞬間的に上記駆動時の回転トルクよりも大きな回転トルクが作用した場合には、摩擦板１３と凸部１２ａとの間でスリップが生じ、この結果モータ５のロータ側への回転が遮断されて減速歯車列７における歯車の損傷を防止するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような、従来のクラッチ付きモータにあっては、摩擦板１３の加締め力が弱いと、通常のモータ５による回転駆動時においても凸部１２ａと摩擦板１３との間でスリップが生じるおそれがあり、他方上記加締め力が強過ぎると、逆に外部から大きな回転トルクが作用した場合にも、摩擦板１３と凸部１２ａとの間のクラッチ機構が円滑に作用しないで歯車の損傷を招くという問題点が生じてしまう。このため、上記摩擦板１３に対する最適な加締め力を見出す作業に手間を要して面倒であるとともに、その組立にも多くの手間を要して生産性に劣るという問題点があった。
加えて、上記クラッチ機構を構成するために、スパーギア１２に加えて追加的な部品である金属製の摩擦板１３、１３を必要とするために、構造が複雑化するとともに、部品点数が増加して部品管理の煩雑さと製造単価の上昇とを招いてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記従来のクラッチ付きモータが有する課題を有効に解決すべくなされたもので、構造が簡易で部品点数の低減化を図ることができるとともに、組立が容易で、かつクラッチの着脱トルクを自由に選択することができるクラッチ付きモータを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係るクラッチ付きモータは、モータのロータ歯車に複数の歯車からなる減速歯車列が歯合され、上記減速歯車列の最終段に設けられて被駆動部材が連結される出力軸に、過度の回転トルクが作用した際に上記モータのロータ側への上記回転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構が設けられたクラッチ付きモータであって、上記クラッチ機構が設けられた出力軸は、被駆動部材と係合する軸部材と、外周に減速歯車列と歯合する歯車が形成されるとともに軸部材に対して相対的に回転自在に設けられた歯車部材とを有してなり、かつ上記軸部材と歯車部材との間に、モータの回転時に軸部材と歯車部材とを一体的に連結して歯車部材の回転を軸部材に伝達するとともに、軸部材側から急激な回転トルクが作用した際に、弾性によって当該回転トルクを吸収して歯車部材へ回転を伝えない弾性部材が介装されていることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記軸部材および歯車部材は、共通のピンにそれぞれ回転自在に設けられているとともに、互いの対向面間に空間部が形成され、かつ上記弾性部材は、上記空間部内に配設されて、一端部が軸部材に係合し、他端部が歯車部材に係合してピンの回りに巻回されたスプリングであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に記載のクラッチ付きモータにおいては、クラッチ機構が設けられた減速歯車列の出力軸が、相対的に回転自在に設けられた軸部材と歯車部材とを有し、これら軸部材と歯車部材との間に弾性部材を介装した構成であるので、モータを駆動させた場合や、外部から出力軸に非常にゆっくりとした回転が加わった場合には、軸部材と歯車部材とが弾性部材を間に介して一体的に回転することにより、その回転が当該出力軸あるいは逆にモータ側に伝えられる。
そして、外部から上記減速歯車列の出力軸の軸部材に、急激に過度の回転トルクが作用した場合には、歯車部材側は、減速歯車列を介してモータのロータ側に連結されていて上記回転トルクに対して抗するため、この結果上記軸部材から作用する過度の回転トルクが弾性部材の弾性によるダンパ効果によって吸収され、瞬間的に軸部材のみがある角度空転する（なお、回転速度等の条件によっては、歯車部材も同伴して僅かに回転する）。これにより、モータのロータ側への急激な回転の伝達が遮断され、減速歯車列における歯車の損傷が防止される。
【００１２】
ここで、上記弾性部材としてスプリングを用いているので、このスプリングの材質や径、あるいは巻数等を適宜選択してその付勢力を変化させることにより、モータ自体の駆動トルクや、減速歯車列における歯車強さ等の各種の使用条件に応じて、外部から過度の回転力が作用した場合における上記クラッチ機構の動作条件を自由に設定することが可能となる。また、構造が簡易で部品点数の低減化を図ることができるとともに、汎用で安価なスプリングを用いることができるために経済的であり、しかも組立が容易である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るクラッチ付きモータの第一の実施形態における要部を示すもので、その他の構造については、図２に示したものと同様であるために、説明中に同一符号を用いてその説明を省略する。
このクラッチ付きモータにおいては、図２に示した減速歯車列７の出力軸１１に代えてクラッチ機構が設けられた出力軸２０が配設されている。
図１に示すように、このクラッチ機構が設けられた出力軸２０は、被駆動部材と係合する軸部材２１と、外周に上記減速歯車列７の最終段の歯車と歯合するスパーギア（歯車）２２が形成されるとともに上記軸部材２１に対して相対的に回転自在に設けられた歯車部材２３と、これら軸部材２１および歯車部材２３の間に介装されたスプリング（弾性部材）２４とから構成されたもので、軸部材２１および歯車部材２３は、各々ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）等のエンジニアリングプラスチックによって一体に成形されている。
【００１４】
ここで、軸部材２１は、図中下面に凹部２５が形成され、この凹部２５の中心部に中蓋６に立設されたピン６ａが挿入される穴部２１ａが形成された円柱状の部材で、その上端部には、エアコンルーバ等の被駆動部材の回転軸と一体的に係合するキー部が形成されている。
他方、上記歯車部材２３は、その中心部に穿設された貫通孔２６にピン６ａが挿通されることにより、当該ピン６ａに回転自在に設けられており、その図中上面に形成された段部２７内に、軸部材２１が挿入されている。この段部２７は、軸部材２１の外径よりも幾分大径に形成されており、これにより軸部材２１と歯車部材２３とは相対的に回転自在とされている。そして、この段部２７の中央に、凹部２８が形成されている。
【００１５】
これにより、軸部材２１と歯車部材２３との互いの対向面間には、空間部２９が形成され、この空間部２９内に、上記スプリング２４が組込まれている。
このスプリング２４は、一端部２４ａが軸部材２１の凹部２５内の所定位置に形成された係合穴３０内に挿入されており、他端部２４ｂは、歯車部材２３の凹部２８の所定位置に形成された係合穴３１内に挿入されている。そして、スプリング２４は、ピン６ａの回りに巻回された状態で、上記空間部２９内に装着されている。ちなみに、このスプリング２４は、上記モータの回転時に軸部材２１と歯車部材２３とを一体的に連結して歯車部材２３の回転を軸部材２１に伝達するとともに、軸部材２１側から急激な回転トルクが作用した際には、その弾性によって回転トルクを吸収して、軸部材２１のみが空転し、あるいは回転速度等の条件によっては、歯車部材２３も軸部材２１に同伴して僅かに回転する。これにより、モータのロータ側への急激な回転の伝達が遮断されような材質、径および巻数に設定されている。
【００１６】
このようにして構成された出力軸２０は、ピン６ａによって中蓋６に回転自在に配設されるとともに、歯車部材２３のスパーギア２２を上記減速歯車列７の最終段の歯車と歯合させ、その軸部材２３のキー部をケーシング１を塞ぐ蓋の開口部から突出させた状態で、上記ケーシング１内に組込まれている。
【００１７】
上記構成からなるクラッチ付きモータにおいては、クラッチ機構が設けられた減速歯車列７の出力軸２０を、相対的に回転自在に設けられた軸部材２１と歯車部材２３と、これら軸部材２１および歯車部材２３の間に介装したスプリング２４とによって構成しているので、通常のモータ５を駆動した状態においては、軸部材２１と歯車部材２３とがスプリング２４を間に介して一体的に回転することにより、軸部材２１と係合したリンクを介してルーバを開閉駆動したり、あるいは弁軸やターンテーブル等を回転駆動する。
また、例えばモータ５が停止状態にある時に、上記ルーバを手動でゆっくりと開閉する場合のように、外部から出力軸２０に非常にゆっくりとした回転が加わった場合にも、同様にして上記軸部材２１および歯車部材２３が一体に回転するために、出力軸２０の回転が上記減速歯車列７を介してロータの歯車４に伝えられて上記ロータが空回転する。
【００１８】
これに対して、外部から上記減速歯車列７の出力軸２０の軸部材２１に、急激に過度の回転トルクが作用した場合には、歯車部材２３側は減速歯車列７を介してモータ５のロータ４側に連結されていて上記回転トルクに対して抗するため、この結果軸部材２１から作用する過度の回転トルクがスプリング２４の弾性によるダンパ効果によって吸収され、瞬間的に軸部材２１のみが空転したり、あるいは回転速度等の条件によっては、歯車部材２３も軸部材２１に同伴して僅かに回転する。これにより、モータ５のロータ４側への急激な回転の伝達が遮断され、減速歯車列７における歯車の損傷が防止される。
【００１９】
このように、上記構成からなるクラッチ付きモータによれば、クラッチ機構を有する出力軸２０を、プラスチックによって一体成形された軸部材２１と歯車部材２３との２つの部材を相対的に回転自在に係合させ、かつ軸部材２１と歯車部材２３との間に安価で汎用なスプリング２４を介装することによって構成することができるため、従来のものと比較して、構造が極めて簡易であるとともに、部品点数を減少させて製造単価の低減化を図ることができる。
【００２０】
また、上記出力軸２０は、組立が容易であるとともに、スプリング２４の材質や径、あるいは巻数等を適宜選択してその付勢力を変化させることにより、モータ５自体の駆動トルクや、減速歯車列７における歯車強さ等の各種の使用条件に応じて、外部から過度の回転力が作用した場合における上記クラッチ機構の動作条件を自由に設定することができるといった利点も有する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のクラッチ付きモータによれば、構造が簡易で部品点数の低減化を図ることができるとともに、組立が容易で、かつ確実に減速歯車列における損傷を防止することができる。
特に、上記弾性部材としてスプリングを用いることにより、このスプリングの材質や径、あるいは巻数等を適宜選択してその付勢力を変化させることにより、モータ自体の駆動トルクや、減速歯車列における歯車強さ等の各種の使用条件に応じて、外部から過度の回転力が作用した場合における上記クラッチ機構の動作条件を自由に調整することが可能になり、しかも当該スプリングは、安価で汎用の部品であるために経済的であるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチ付きモータの第一の実施形態におけるクラッチ機構部分を示す縦断面図である。
【図２】従来のクラッチ付きモータを示す一部切り欠いた斜視図である。
【図３】図２のクラッチ機構部分を示す断面図である。
【符号の説明】
４ロータの歯車
５モータ
６ａピン
７減速歯車列
２０出力軸
２１軸部材
２２スパーギア（歯車）
２３歯車部材
２４スプリング（弾性部材）
２４ａ、２４ｂ端部
２９空間部

Claims

モータのロータ歯車に複数の歯車からなる減速歯車列が歯合され、上記減速歯車列の最終段に設けられて被駆動部材が連結される出力軸に、過度の回転トルクが作用した際に上記モータのロータ側への上記回転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構が設けられたクラッチ付きモータであって、上記クラッチ機構が設けられた出力軸は、上記被駆動部材と係合する軸部材と、外周に上記減速歯車列と歯合する歯車が形成されるとともに上記軸部材に対して相対的に回転自在に設けられた歯車部材とを有してなり、かつ上記軸部材と上記歯車部材との間に、上記モータの回転時に上記軸部材と歯車部材とを一体的に連結して上記歯車部材の回転を上記軸部材に伝達するとともに、上記軸部材側から急激な回転トルクが作用した際に、弾性によって当該回転トルクを吸収して上記歯車部材へ回転を伝えない弾性部材が介装されており、上記軸部材および歯車部材は、共通のピンにそれぞれ回転自在に設けられているとともに、互いの対向面間に空間部が形成され、かつ上記弾性部材は、上記空間部内に配設されて、一端部が上記軸部材に係合し、他端部が上記歯車部材に係合して上記ピンの回りに巻回されたスプリングであることを特徴とするクラッチ付きモータ。