JP4187466B2

JP4187466B2 - クラッチ付モータ

Info

Publication number: JP4187466B2
Application number: JP2002155178A
Authority: JP
Inventors: 守山岡
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: CN1469530A; CN1240174C; KR20030093101A; JP2003343603A; KR100503015B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯槽の排水弁や換気扇のシャッタ等の駆動機構として利用されるギヤードモータに係わり、具体的には、負荷に抗して部材を所定位置に移動する動作と、所定位置に保持する動作とを、ともに一台のモータからの駆動力伝達経路を切替えることにより行うクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来のこの種のクラッチを設けたギヤードモータ１００を換気ダンパー１０１に適用した例の側面図を断面で示す。内蔵したモータ（不図示）に電力が供給されていない初期状態においては、換気ダンパー１０１は復帰スプリング１０２の付勢力により二点鎖線で示す閉鎖位置に保持されている。出力プーリ１０３からダンパー羽根１０１ａにワイヤロープ１０４が接続され、出力プーリ１０３は復帰スプリング１０２の付勢力で図中時計方向に付勢されて、図５（ａ）に示す位置にある。
【０００３】
このとき、支軸１０５に回動自在に支持された切替レバー１０６は、突設した制御ピン１０７が出力プーリ１０３に設けたカム溝１０８に規制されて、モータ出力軸１０９先端に設けたクラッチ１１０と対抗する原動歯車１１１と一体のクラッチ１１２の間に挾装した圧縮コイルバネ１１３を、原動歯車１１１に圧接する切替レバー１０６と一体の操作カム停止面１１４が、強制的に圧縮方向に押動してクラッチ１１０，１１２を咬合させ、モータ出力軸１０９は原動歯車１１１と直結状態にある。そして、原動歯車１１１は図示しない歯車列を介して出力プーリ１０３と一体に形成された出力歯車１０３ａと噛合しているから、クラッチ１１０，１１２の咬合時にはモータ出力が出力プーリ１０３に伝達される。
【０００４】
内蔵モータに電力を供給して出力プーリ１０３に接続したワイヤロープ１０４を巻上げると、ダンパー羽根１０１ａは復帰スプリング１０２の付勢力に抗して開かれる。出力プーリ１０３が図中反時計方向に回転し、ａ点がｂ点にくると、ダンパー羽根１０１ａは全開に近付く。ここで、ダンパー羽根１０１ａを全開位置（図中実線）で保持するためには、出力プーリ１０３をこの位置で瞬時停止させなければならないから、クラッチ１１０，１１２の接続を一挙に切離して動力を断つ必要がある。ところが、出力プーリ１０３の回転は極めて緩やかであるから、クラッチ１１０，１１２の急速な切離しを引続き出力プーリ１０３のカム溝１０８に連動させることはできない。そこで、点ａから時計方向のカム溝１０８の溝幅を拡開し、カム溝１０８による制御ピン１０７の規制を解除する。
【０００５】
制御ピン１０７が規制解除されると切替レバー１０６には不安定な回動が許容される。これを阻止するために、切替レバー１０６の停止面１１４を斜面に形成して、圧縮コイルバネ１１３の付勢力による原動歯車１１１端面との圧接の分力ｆが切替レバー１０６に内向きの回動力を生じ、切替レバー１０６の弧状長孔１１５の端面１１５ａを、貫通する固定支軸１１６に圧接させて切替レバー１０６を抑制し、安定に維持しながら出力プーリ１０３は回転してダンパー１０１の開放を続行する。
【０００６】
図６（ａ）に示されるように、ダンパー１０１が全開となる少し手前で、出力歯車１０３ａから突出する切替突起１１７が切替レバー１０６の側面１０６ａに当接して、切替レバー１０６を反時計方向に回動させる。切替レバー１０６は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力に抗して、停止面１１４の斜面で原動歯車１１１を押し下げながら回動し、停止面端縁１１４ａで原動歯車１１１端面の点ｃを押下げ点ｄへ押動される（図６（ｂ）参照）。ダンパー１０１の全開位置に整合する原動歯車１１１端面の点ｄが停止面１１４の斜面１１４ｂに移行した瞬間に、切替レバー１０６の抑制が解け、強制的に圧縮を受けていた圧縮コイルバネ１１３の反発力で切替レバー１０６は反時計方向に弧状長孔１１５の範囲内で旋回する（図７（ａ）参照）。
【０００７】
圧縮コイルバネ１１３の付勢力は一挙に解放され、原動歯車１１１端面は停止面１１４の谷部１１４ｃに向って斜面１１４ｂを急速移動する。このクリック動作でクラッチ１１０，１１２は切離され、モータ出力の出力プーリ１０３への動力伝達は瞬時に停止される。ダンパー１０１に設けた復帰スプリング１０２に畜勢された復元力で、出力プーリ１０３が逆転するのを阻止するために、切替レバー１０６にロック爪１１８を突出させて、出力歯車１０３ａに連動している原動歯車１１１側方の張出片１１１ａに当接させ、原動歯車１１１の回転を阻止する（図７（ｂ）参照）。
【０００８】
ダンパー１０１を閉鎖状態（図４の二点鎖線参照）に戻すときは、モータの通電を停止する。復帰スプリング１０２により出力プーリ１０３が時計回転して初期位置に戻され、出力プーリ１０３の溝カム１０８により切替レバー１０６も原動歯車１１１をカム斜面１１４ｂで押し下げながら逆方向（時計方向）に回動し、圧縮コイルバネ１１３の付勢力に抗して停止面１１４で原動歯車１１１を押圧し、クラッチ１１２はモータ出力軸１０９のクラッチ１１０に咬合して初期状態に復帰する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明に係わるクラッチ付モータは、洗濯槽の排水弁や換気扇のシャッタ等の部品として組み込まれるため、できるだけ精度よく小型にすることが課題である。ところが上記の構成は、切替レバー１０６の初期状態の停止位置からクリック動作位置までの距離、すなわち切替レバー１０６の傾斜した停止面１１４の端縁１１４ａが原動歯車１１１端面の点ｃから点ｄに達するまでの距離が長くなるため、切替レバー１０６の動作角度が広く必要で、カム溝１０８を内設する出力歯車１０３ａの径方向への省スペース化が困難である。また、原動歯車１１１端面の点ｃから点ｄの間を停止面１１４の端縁１１４ａが移動中は、切替レバー１０６の停止面１１４による規制がなくなるため、この範囲内のどこからでも僅かな力でクリック動作を開始する。従って、カムのクリック動作開始が不安定になり、クリック動作位置のバラツキが大きく、動作位置精度は良好とは言い難い。
【００１０】
そこで本発明の目的は、クリック動作をするカム構造において、クリック動作前のカム停止位置決め構造を、別体の構成からカムを規制することで、トグル等の複雑な機構を使用することなく、簡単な構成でクリック動作を円滑かつ確実に行うことができるクラッチ機構を構成して、クラッチ付モータを従来より小型にすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わるクラッチ付きモータは、駆動源としてのモータと、このモータからの駆動力を出力する出力部と、この出力部と前記モータとの間に配設され、駆動力の伝達を接続および切断するクラッチ手段と、このクラッチ手段を動作させる動作部材とを有し、前記動作部材は、前記クラッチ手段を動作可能に支持する固定支軸の軸方向と直交する一方側へ作動させると、前記クラッチ手段の第一クラッチ部材の頂部を押圧して、この第一クラッチ部材を前記固定支軸に沿って軸方向に前進させることにより、前記第一クラッチ部材とともに前記クラッチ手段を構成する第二クラッチ部材との間に挾装された戻しバネの戻しバネ圧に抗して前記第二クラッチ部材と係合させ、前記クラッチ手段を接続する凸部を有するとともに、他方側へ作動させると前記戻しバネの戻しバネ圧によって前記第一クラッチ部材の頂部が押入されて、この第一クラッチ部材が前記固定支軸に沿って軸方向に後退し、前記第二クラッチ部材との係合が解かれ、前記クラッチ手段を切断する凹部を有し、前記凸部と前記凹部との間にはカム斜面が連設され、前記動作部材は、前記モータに連動して動作される連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでの間、前記動作部材の前記他方側への作動を阻止し、前記クラッチ手段が接続状態を維持する維持手段を有し、
該維持手段は、前記動作部材の前記凸部と前記凹部とが形成された軸方向における反対の側であって、前記固定支軸が係合する弧状長孔の外縁に形成され、前記動作部材が前記連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでの駆動距離は、前記第一クラッチ部材の頂部の直径より小さいことを特徴とする。
【００１２】
そして、前記クラッチ手段および前記動作部材を収納するケースを有し、前記維持手段は、相対する二部材の係合により達成されるものであって、その一方が前記動作部材に設けられるとともに、他方が前記ケースに設けられたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるクラッチ付モータの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は、本発明に係わるクラッチ付モータにおけるクラッチ機構の一実施例の動作説明図で、図１は、負荷の巻き上げ開始直後の初期状態におけるクラッチ部分の図示で、クラッチは接続状態にあり、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。図２は、負荷の巻き上げ終了直前のクラッチ部分の図示で、クラッチが切断される前の咬合状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。図３は負荷の巻き上げを終了したときクラッチ部分の図示で、クラッチ切断の状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【００１４】
図１において、連動部材である出力プーリ１０は、図４の従来例に示されるようにワイヤロープ１２によって、復帰スプリングのような付勢力が作用する負荷が連結され、一体となって回転する出力歯車１４には、カム溝１６、切替突起１８を備える。カム溝１６には、支軸２０に揺動自在に支持された動作部材としての切替レバー２２に突設された制御ピン２４が摺動自在に係合する。モータ（図示しない）に電源が投入されていない初期状態においては、出力プーリ１０は連結された負荷の作用力で、図中時計方向（図示の矢印と反対方向）の回転力を受け、図１（ａ）に示す位置にある。
【００１５】
有端のカム溝１６は端部１６ａから約２７０°の動径位置１６ｂまでの範囲が同一溝幅ｗ1で同一半径の円弧状に形成され、端部１６ａの反対端側に位置する拡幅端部１６ｃは溝の外側が円弧の接線に沿って延長され、溝幅ｗ2は内側に拡幅されている。カム溝１６の端部１６ａ〜動径位置１６ｂの範囲では、嵌合する制御ピン２４によって切替レバー２２の回動を図中時計方向揺動限界位置に規制している。一方、カム溝の動径位置１６ｂを越える端部１６ｃの範囲では、制御ピン２４は規制が解除されて、拡幅された溝幅ｗ 2 内で反時計方向の自在な揺動を可能にしている。
【００１６】
しかしながら、切替レバー２２はカム溝１６の拡径端部１６ｃの範囲の入口近傍では一時的に反時計方向の揺動が維持手段３２によって規制される。すなわち、切替レバー２２の収納ケース３０との対向面２２ａには弧状長孔２６の外縁に沿ってリブ面２６ａが突設され、リブ面２６ａの図中右端の切欠き段部２６ｂに、収納ケース３０から立下げた座面３０ａに突設した段部３０ｂが当接して、切替レバー２２の反時計方向の揺動を阻止する。
【００１７】
収納ケースの座面３０ａと切替レバー２２のリブ面２６ａとは、切替レバー２２の図中下方に配設されたクラッチ手段３４が挾装する圧縮コイルバネ３６の付勢力により圧接されて弾性的に位置決めされる。ただし、切欠き段部２６ｂは仰角を設けたカム斜面に形成されているので、切替レバー２２の反時計方向の強制力に対しては当接位置を維持することはできず、所定以上の力が作用すると切替レバー２２の切欠き段部２６ｂは収納ケース３０の段部３０ｂを乗り越えて移動できる。
【００１８】
切替レバー２２は、弧状長孔２６のリブ面２６ａと反対の側がクラッチ手段３４の摺動方向を規制する固定支軸２８と直交して揺動するカム凸面３８とカム凹面４０に形成され、カム凸面３８とカム凹面４０との間には傾斜角約４５°のカム斜面４２が連設される。カム凸面３８またはカム凹面４０と、原動歯車４４の頂部となるボス端面４６が相対し、原動歯車４４は図中下面に爪４４ａを突設して固定支軸２８に沿って摺動自在であり、クラッチ手段３４の第一クラッチとして機能する。クラッチ手段３４の第二クラッチとして、図示しないモータの出力軸４８先端に爪４８ａが突設される。さらに固定支軸２８に沿って、原動歯車の爪４４ａとモータの出力軸の爪４８ａとの間に戻しバネとして圧縮コイルバネ３６が挾装される。
【００１９】
無通電の初期状態では、例えば図４に示されるダンパー１０１の復帰スプリング１０２の付勢力で出力プーリ１０はカム溝１６の同一溝幅部に位置し、カム溝１６の外側壁が切替レバー２２の制御ピン２４に当接して、切替レバー２２を図中時計方向に限界まで揺動する。従って、弧状長孔２６の図中下側に突設したカム斜面４２は、第一クラッチ部材の原動歯車４４の頂部となるボス端面４６を押動し、圧縮コイルバネ３６の付勢力に抗して原動歯車４４をモータの出力軸４８に向けて前進させる。次に、原動歯車４４のボス端面４６にカム凸面３８が到達して、第一クラッチ部材の爪４４ａと第二クラッチ部材の爪４８ａとが係合した状態で安定に維持される。このときカム凸面３８は、第一クラッチ部材の頂部であるボス端面４６の半径より小さい範囲で、安定が確保される最低の面積で係合する。
【００２０】
初期状態から負荷の巻き上げが開始されたとき、原動歯車４４は、圧縮コイルバネ３６による戻しバネ圧により、切替レバー２２のカム凸面３８を押圧し、カム斜面４２と原動歯車４４のボス端面４６は近接している。一方、切替レバー２２で図中上面の切欠き段部２６ｂのカム斜面は、収納ケース３０に設けた段部３０ｂと係合している。これにより切替レバー２２は、弧状長孔２６の開口側が図中左方向へ移動するのが阻止され、出力プーリ１０の回転で制御ピン２４がカム溝１６の拡幅端部１６ｃの領域に入ってもクラッチ手段３４は接続状態が維持され、モータ出力による出力プーリ１０への駆動力伝達は継続される。
【００２１】
次に、制御ピン２４がカム溝１６の拡幅端部１６ｃの領域にあって、巻上げが終了（ダンパー開放）状態となる所定の角度位置に出力プーリ１０がモータ駆動力で回転されると、出力プーリ１０の切替突起１８が切替レバー２２に当接して強制的に旋回させる（図２（ａ）参照）。切替レバー２２の切欠き段部２６ｂの斜面は、移動を阻止していた収納ケース３０の段部３０ｂを乗り越え、圧縮コイルバネ３６の付勢力に抗して、切替レバー２２は原動歯車４４を押し下げながら旋回し、リブ面２６ａが収納ケース座面３０ａに設けた凸面の下に潜り込むので移動は自由になる（図２（ｂ）参照）。
【００２２】
このとき、切替レバー２２下部のカム斜面４２は原動歯車４４のボス端面４６に到達しており、圧縮コイルバネ３６の戻しバネ圧により、原動歯車４４は一気に切替レバー２２のカム斜面４２を押し上がってカム凹面４０の底部に移動し、切替レバー２２は一気に回転するクリック動作を行う。原動歯車４４の爪４４ａは、モータ出力軸４８の爪４８ａから急速に離間して双方の咬合は解かれる。モータ出力軸４８とのクラッチ手段３４が切断されて自由となった原動歯車４４は、復帰スプリング等の外部負荷によって逆転方向に付勢される出力プーリ１０に連動して回転力を受ける。この回転力は、出力プーリ１０を巻上げ位置（ダンパー開放）に保持する機能を阻害する要因となるので、カム凹部に移動した原動歯車４４の側方張出片４４ｂを切替レバー２２のロック爪５０でロックすることにより阻止する。
【００２３】
通電を終了したとき（ダンパー閉鎖）は、復帰スプリング等の外部負荷により出力プーリ１０が逆転し、出力プーリ１０のカム溝１６により切替レバー２２も第一クラッチの原動歯車４４を押し下げながら時計回転し、圧縮コイルバネ３６を強制的に押し縮めながらカム凸面３８が原動歯車４４のボス端面４６に乗り上げ、原動歯車４４の爪４４ａをモータ出力軸４８の爪４８ａに咬合させて、クラッチ手段３４を接続すると同時に、収納ケース座面３０ａの凸面からリブ面２６が切欠き段部２６ｂの斜面から座面３０ａに滑り落ちて停止する。本発明に係わるクラッチ付モータに付随し、協働して作動するその他の関連機構については、公知であるので説明を省略する。
【００２４】
以上、本発明に係わるクラッチ付モータの一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、その形状や構成等について、本発明の構成要件から逸脱しない範囲で、細部に関する多様な変更や部品の再構成等の改変をなし得ることが予期される。例えば、維持手段において切替レバーのリブに設けた斜面を、ケース側の凸部と位置を逆に形成しても、また、リブの中間に凹部を切欠いて、この凹部との対応位置に収納ケースから突出させた凸部を凹部に嵌合させる構成でも、それによって機能に変化を生じることはない。
【００２５】
以上の説明で明らかなように、本発明に係わるクラッチ付モータは、請求項１の記載によれば、動作部材が前記連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでにかかる駆動距離は、前記一方のクラッチ部材の頂部の直径より小さいので、クリック動作位置までの距離を短くすることができる。故に、カムの動作範囲を狭く構成でき、製品の省スペースにより装置の小型化を図ることができる。さらに、前記維持手段は、前記動作部材が前記連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでの間、前記クラッチ手段が接続された状態を維持するので、カムの停止解除位置からのクリック動作位置のバラツキを小さくして動作位置精度を向上し、クラッチが半クラッチ状態で接続と切断を不安定に行き来するのを確実に防止することができる。
【００２６】
また、請求項２の記載によれば、前記クラッチ手段および前記動作部材を収納するケースを有し、前記維持手段は、相対する二部材の係合により達成されるものであって、その一方を前記動作部材に設け、他方を前記ケースに設けたので、設計の自由度が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げを開始した初期状態のクラッチ部分の図示で、クラッチは接続状態にあり、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【図２】本発明に係わるクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げ終了直前のクラッチ部分の図示で、クラッチが切断される前の咬合状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【図３】本発明に係わるクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げを終了したときクラッチ部分の図示で、クラッチ切断の状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【図４】従来のクラッチ付モータを換気ダンパーに適用した例を断面で示す側面図である。
【図５】従来のクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げを開始した初期状態のクラッチ部分の図示で、クラッチは接続状態にあり、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【図６】従来のクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げ終了直前のクラッチ部分の図示で、クラッチが切断される前の咬合状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【図７】従来のクラッチ付モータにおけるクリック動作クラッチ機構の一実施例の動作説明図で、負荷の巻き上げを終了したときクラッチ部分の図示で、クラッチ切断の状態を示し、（ａ）はクラッチおよびその関連機構の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面を示す断面図である。
【符号の説明】
１０出力プーリ
１４出力歯車
１６カム溝
１８切替突起
２２切替レバー
２４制御ピン
２６弧状長孔
２８固定支軸
３０収納ケース
３２維持手段
３４クラッチ手段
３６圧縮コイルバネ
３８凸面
４０凹面
４２斜面
４４原動歯車
４６ボス端面

Claims

駆動源としてのモータと、このモータからの駆動力を出力する出力部と、この出力部と前記モータとの間に配設され、駆動力の伝達を接続および切断するクラッチ手段と、このクラッチ手段を動作させる動作部材とを有し、前記動作部材は、前記クラッチ手段を動作可能に支持する固定支軸の軸方向と直交する一方側へ作動させると、前記クラッチ手段の第一クラッチ部材の頂部を押圧して、この第一クラッチ部材を前記固定支軸に沿って軸方向に前進させることにより、前記第一クラッチ部材とともに前記クラッチ手段を構成する第二クラッチ部材との間に挾装された戻しバネの戻しバネ圧に抗して前記第二クラッチ部材と係合させ、前記クラッチ手段を接続する凸部を有するとともに、他方側へ作動させると前記戻しバネの戻しバネ圧によって前記第一クラッチ部材の頂部が押入されて、この第一クラッチ部材が前記固定支軸に沿って軸方向に後退し、前記第二クラッチ部材との係合が解かれ、前記クラッチ手段を切断する凹部を有し、前記凸部と前記凹部との間にはカム斜面が連設され、前記動作部材は、前記モータに連動して動作される連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでの間、前記動作部材の前記他方側への作動を阻止し、前記クラッチ手段が接続状態を維持する維持手段を有し、
該維持手段は、前記動作部材の前記凸部と前記凹部とが形成された軸方向における反対の側であって、前記固定支軸が係合する弧状長孔の外縁に形成され、
前記動作部材が前記連動部材によって強制的に駆動され、前記凸部から前記凹部へ切り替わるまでの駆動距離は、前記第一クラッチ部材の頂部の直径より小さいことを特徴とするクラッチ付モータ。
前記クラッチ手段および前記動作部材を収納するケースを有し、前記維持手段は、相対する二部材の係合により達成されるものであって、その一方が前記動作部材に設けられるとともに、他方が前記ケースに設けられたことを特徴とする請求項１に記載のクラッチ付モータ。