JP4625745B2 - ギヤードモータ、扉開閉装置、および冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、ギヤードモータ、扉開閉装置、および冷蔵庫に関するものである。

従来より、砕氷を行うアイスクラッシャには、特許文献１記載の製氷装置のように、回転軸を水平に保ち、表面に螺旋状の溝を設けた一対の粉砕ロール刃をそれぞれ逆方向に回転させることにより、上部の製氷皿より落下させた角氷を巻き込んで細かく粉砕するタイプのものがある。一対の粉砕ロール刃の下部には砕氷が収納される氷容器が配設され、製氷皿、一対の粉砕ロール刃、および氷容器は、全て製氷室に収納されている（例えば特許文献１参照）。
実開平５−６９５７５号公報

近年、製氷室で製造した砕氷を、製氷室とは別の貯氷室に貯えたり、直接外部に供給する冷蔵庫が望まれている。このような冷蔵庫としては、製氷室と貯氷室との間、または製氷室と外部との間に扉体を設け、製氷室と貯氷室、または製氷室と外部との間を扉体で仕切っており、製氷室から貯氷室、または製氷室から外部に氷を移動させる際には、扉体を変位させて製氷室と貯氷室、または製氷室と外部とを連通させることになる。

このような扉体を変位させるギヤードモータとしては、モータと、このモータの回転駆動力を減速するための減速輪列と、減速輪列を構成する歯車の欠歯対策としてのトルクリミッタを有する構造になる。

しかしながら、機械式のトルクリミッタを用いた場合では、トルクリミッタの作動トルクを超えた後、常時、トルクリミッタが接触状態で空転するため、磨耗が発生するという問題がある。また、磨耗によって長期に亘り作動トルクの精度維持が困難であるという問題がある。

本発明は、トルクリミッタが作動する際に磨耗がなく、しかも、長期に亘り作動トルクの精度を維持することができるトルクリミッタを有するギヤードモータ、扉開閉装置、および冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、モータと、該モータに連結されて回転駆動する出力軸と、該出力軸と前記モータとの連結を継断するクラッチ手段と、該クラッチ手段の継断を行うクラッチ操作手段とを有するギヤードモータにおいて、前記クラッチ操作手段は、マグネットおよび磁性体のいずれか一方側と、該一方側との磁気吸引力によって、前記クラッチ手段を継ぐ前記マグネットおよび前記磁性体のいずれか他方側とを有し、前記クラッチ手段は、前記遊星歯車を支持する遊星歯車支持歯車と、前記遊星歯車と噛合する太陽歯車およびリング歯車とから構成された遊星歯車機構であって、前記遊星歯車支持歯車、太陽歯車、およびリング歯車のいずれか１つの回転が、前記クラッチ操作手段における前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力によって阻止され、他の２つの歯車を介して前記モータと前記出力軸とが連結されて、該出力軸が回転駆動されるようになっており、前記クラッチ操作手段における前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力は、前記出力軸にかかる負荷により、前記モータが停止する前に前記クラッチ手段を断つように設定されていることを特徴とする。

本発明においては、前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力は、前記出力軸にかかる負荷により、前記モータが停止する前に前記クラッチ手段を断つように設定されている。このように構成すると、モータと出力軸とをギヤ輪列を介して連結した場合、ギヤ輪列に過大な負荷がかからないので欠歯のような深刻な損傷を回避できる。なお、前記マグネットおよび前記磁性体は、ともに共通の軸線上を回転駆動されることが好ましい。このように構成すると、クラッチ操作手段をコンパクトに構成することができる。

また、本発明においては、前記クラッチ手段は、前記遊星歯車を支持する遊星歯車支持歯車と、前記遊星歯車と噛合する太陽歯車およびリング歯車とから構成された遊星歯車機構であって、前記遊星歯車支持歯車、太陽歯車、およびリング歯車のいずれか１つの回転が、前記クラッチ操作手段における前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力によって阻止され、他の２つの歯車を介して前記モータと前記出力軸とが連結されて、該出力軸が回転駆動されるようになっている。この場合、遊星歯車機構の太陽歯車は、前記モータからの回転駆動力を受ける受け歯車および前記遊星歯車に回転駆動力を伝達する伝達歯車を備えるとともに、前記リング歯車は、遊星歯車に噛合する内周歯車部およびクラッチ操作機構に連結された外周歯車部を備え、前記遊星歯車支持歯車がロックされたときには、前記リング歯車の外周歯車部を介してクラッチ操作手段であるマグネットと磁性体とを相対回転させ、遊星歯車機構であるクラッチ手段を断つように構成することが好ましい。

本発明において、前記モータとしてＤＣモータを採用することができる。

本発明を適用したギヤードモータは、例えば、開閉部材を開閉駆動する開閉装置に採用してもよい。

本発明を適用した開閉装置は、例えば、開閉部材によって砕氷供給部の開閉を行う冷蔵庫に適用される。

本発明においては、クラッチ手段は、遊星歯車を支持する遊星歯車支持歯車と、前記遊星歯車と噛合する太陽歯車およびリング歯車とから構成された遊星歯車機構であって、前記遊星歯車支持歯車、太陽歯車、およびリング歯車のいずれか１つの回転が、クラッチ操作手段におけるマグネットと磁性体との磁気吸引力によって阻止され、他の２つの歯車を介してモータと出力軸とが連結されて、該出力軸が回転駆動されるようになっており、マグネットと磁性体との磁気吸引力を利用したクラッチ操作手段により継ぐように構成されている。クラッチ手段は、出力軸にかかる負荷が増加し、この負荷がマグネットと磁性体との磁気吸引力を超えたときに断たれる。そのため、非接触式のトルクリミッタを構成することができるので、トルクリミッタが作動する際に磨耗がない。しかも、長期に亘り作動トルクの精度を維持することができる。

図面を参照して、本発明を適用した扉開閉装置および冷蔵庫を説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したギヤードモータ備えた扉開閉装置を冷蔵庫に適用し、その一部を側方より見たときの断面図である。図２は、本発明を適用したギヤードモータを備えた扉開閉装置の分解斜視図である。

図１および図２において、本形態の扉開閉装置５０は、ギヤードモータ１と開閉部材８とから構成され、開閉部材８は、砕氷を供給するために冷蔵庫１００の外壁１００ａに形成された砕氷供給部１００ｂを開閉動作するための開閉部材としての開閉板８１を有している。図１は、開閉板８１が砕氷供給部１００ｂを閉鎖した閉位置にある状態を示しており、この状態から開閉板８１が回動して砕氷供給部１００ｂを開口することにより、点線の矢印で示すように砕氷が砕氷供給部１００ｂから外部に供給されるようになっている。

図２に示すように、開閉板８１は、裏面の３箇所に形成された係合突起が、ベースプレート８３に回動可能に支持されたレバー８２の係合孔８２ａに係合することにより支持されている。レバー８２は、回転軸線上の一端８２ｂおよび他端８２ｃが、それぞれベースプレート８３の軸受け８３ａ、８３ａに支持され回動可能になっている。故に、開閉板８１は、レバー８２を介して回動可能にベースプレート８３に支持され、このベースプレート８３が、ネジ８４、８４によってギヤードモータ１に固定されている。なお、他端８２ｃの先端には、後述するボス７に形成されたプラス（＋）状の係合孔７ａに係合するプラス（＋）状の係合部８２ｄが形成されている。

（ギヤードモータ）
図３は、本発明を適用したギヤードモータの縦断面を模式的に示す説明図である。図４は、本発明を適用したギヤードモータの分解斜視図である。

一方、ギヤードモータ１は、図３に示すように、駆動源となるＤＣモータ１０と、ＤＣモータ１０からの回転出力を減速して出力軸３に伝達する減速輪列２を介して連結された出力軸３と、ＤＣモータ１０と出力軸３との連結を継断するクラッチ手段５と、このクラッチ手段５を継断操作するクラッチ操作手段としてのクラッチ操作機構６と、これらの各機構を内部に収納するケース本体１２ａ、ケース上蓋１２ｂ、および地板を兼ねた中間ケース１２ｃからなるケース体１２（図４参照）とから構成されている。

ギヤードモータ１は、クラッチ手段５を継ぐと、ＤＣモータ１０の回転駆動力は出力軸３側へ伝達され、出力軸３の先端に圧入固定されたボス７が回動されるようになっている。ボス７には上述の通り、レバー８２の他端８２が支持されているため、ボス７の回動に伴って開閉板８１の開動作を行わせることができる。

本形態において、出力軸３は、その外周に図示しないコイルバネが装着されており、開閉板８１を閉動作する方向に付勢している。従って、ＤＣモータ１０は、コイルバネの付勢力に抗して開閉板８１の開動作を行っている。

図３、図４に示すように、クラッチ操作機構６は、リング状マグネット１１ｂおよびリング状マグネット１１ｂの内側に配置されたリング状の磁気回転体１６から構成され、リング状マグネット１１ｂは、周方向に多極着磁されて、ケース本体１２ａの底面１１ｄから円筒状に立設された円筒壁部１１ｃの内壁に固定されている。なお、リング状マグネット１１ｂは、内外単極着磁であってもよい。また、その円筒壁部１１ｃの中央には、底面１１ｄからは、磁気回転体１６を回転可能に軸支する回転支承部１１ａが突出している。

一方、磁気回転体１６は、その外周に、リング状マグネット１１ｂと磁気吸引可能に対向した磁性体としての鉄リング１６ａが固定されている。また、鉄リング１６ａの軸方向上端の樹脂部には、ピニオン部１６ｄが形成されている。なお、本形態では、鉄リング１６ａも、リング状に形成されているが、鉄リング１６ａに換えて、複数の鉄板を磁気回転体１６の外周に固定してもよい。この場合、周方向に隣接する鉄板の間にクリアランスを設けることによりリング状マグネット１１ｂとの磁気吸引力を高めることができる。

なお、磁気回転体１６は、ピニオン部１６ｄの内周面が、回転支承部１１ａの上端側外周面のラジアル軸受け部１１ｆによって支承されるとともに、筒状部１６ｃの下端部が、回転支承部１１ａの下端近傍の外周側部分、すなわち、磁気回転体１６をスラスト方向とラジアル方向の軸受けを兼ねているスラスト軸受け部１１ｅによって支承され、回転可能に構成されている。

磁気回転体１６は、ピニオン部１６ｄが噛合する大径歯車を有する第１歯車１４と、この第１歯車１４の小径歯車に噛合する大径歯車を有する第２歯車１８と、この第２歯車１８の小径歯車と噛合する大径歯車を有する第３歯車１９と、この第３歯車１９の小径歯車と噛合する大径歯車を有する第４歯車２０と、この第４歯車２０の小径歯車に噛合するアイドラ２１とを介して遊星歯車機構２２に連結されている。なお、アイドラ２１は、遊星歯車機構２２の後述するリング歯車３３の外周歯車部３３ｂに噛合する第１アイドラ部材２１ａと、第４歯車２０の小径歯車に噛合する第２アイドラ体２１ｂとから構成され、両者はセレーション等の連結手段により一体回転可能に連結されている。

また、モータ１０の回転は、モータピニオン１５と、このモータピニオン１５と噛合した大径歯車を有する１番車１７と、この１番車１７の小径歯車と噛合する太陽歯車３２を備えたクラッチ手段５としての遊星歯車機構２２と、この遊星歯車機構２２の回転力を受けるアイドラ２４とからなる減速輪列２を介して出力軸３の出力歯車部３ａへ伝達されるように構成されている。

遊星歯車機構２２は、１番車１７の小径歯車と噛合してＤＣモータ１０側からの回転駆動力を受ける受け歯車３２ｂおよび遊星歯車３６に回転駆動力を伝達する伝達歯車３２ａを備えた太陽歯車３２と、遊星歯車３６に噛合する内周歯車部３３ａおよびクラッチ操作機構５の最終部のアイドラ２１に噛合する外周歯車部３３ｂを備えたリング歯車３３と、遊星歯車３６をそれぞれ回転自在に支承する支承板３４ａおよびアイドラ２４と噛合するピニオン部３４ｂを備えた遊星歯車支持歯車３４から構成されている。

（動作）
次に、クラッチ手段５の動作について、図３および図４を用いて説明する。

磁気回転体１６の鉄リング１６ａは、円筒壁部１１ｃに固定されたリング状マグネット１１ｂに磁気吸引されている。そのため、磁気回転体１６は自由に回転することはできない。この鉄リング１６ａとリング状マグネット１１ｂとの磁気吸引力は、ＤＣモータ１０からの回転駆動力を出力軸３に伝達可能に設定されている。すなわち、鉄リング１６ａとリング状マグネット１１ｂとの磁気吸引力は、上述したコイルバネの付勢力に抗してリング歯車３３の回転を阻止し、ＤＣモータ１０からの回転駆動力を出力軸３に伝達可能に設定されている。従って、開閉部材８１の通常の開動作においては、ＤＣモータ１０の回転駆動力が遊星歯車機構２２の太陽歯車３２から遊星歯車３６を介して遊星歯車支持歯車３４に伝達され、開閉板８１の開動作を行うことができる。

開閉板８１が開位置まで動作されると、開閉板８１は、開閉板８１の動作を機械的に阻止する不図示の阻止部に当接して位置保持される。なお、阻止部はベースプレート８３に形成されているが、ギヤードモータ１のケース体１２に形成してもよいし、冷蔵庫１００側に形成してもよい。開閉板８１の動作が阻止されることにより、遊星歯車機構２２の遊星歯車支持歯車３４がロックされる。ここで、本形態において、ＤＣモータ１０の回転駆動力は、鉄リング１６ａとリング状マグネット１１ｂとの磁気吸引力より大きく設定されている。そのため、開閉部材８１が阻止されて遊星歯車支持歯車３４がロックした状態においては、遊星歯車機構２２の太陽歯車３２から遊星歯車３６を介してリング歯車３３に伝達され、回転体１６を回転させることにより、ＤＣモータ１０の回転駆動力をクラッチ操作機構６を通じて逃がすことができる。

このように、クラッチ操作機構６は、鉄リング１６ａとリング状マグネット１１ｂとの磁気吸引力は、コイルバネの付勢力より大きく、且つＤＣモータ１０の回転駆動力より小さく設定されている。従って、クラッチ操作機構６は、開閉部材８１の通常の開動作においては、コイルバネの付勢力に抗してリング歯車３３の回転を阻止するクラッチとして機能し、開閉板８１の動作が阻止されたときには、ＤＣモータ１０の回転駆動力を逃がすトルクリミッタとして機能している。

その後、ＤＣモータ１０への通電の停止に伴い、ＤＣモータ１０のディテントトルクに抗し、コイルバネの付勢力によって開閉板８１が閉位置まで閉動作されるようになっている。故に、コイルバネの付勢力は、ＤＣモータ１０のディテントトルクより大きく設定されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のギヤードモータ１では、クラッチ手段５は、リング状マグネット１１ｂと鉄リング１６との磁気吸引力を利用したクラッチ操作手段６により継ぐように構成されている。故に、開閉板８１の動作が阻止されることにより、遊星歯車機構２２の遊星歯車支持歯車３４がロックされるが、ＤＣモータ１０の回転駆動力をクラッチ操作機構６を通じて逃がすことができる。従って、開閉板８１が開位置まで移動した後、減速輪列２を構成する各歯車に大きな負荷をかけることなくＤＣモータ１０への通電を維持することにより、開閉板８１を位置保持することができる。このようにクラッチ操作手段６により、開閉板８１の動作が阻止されたときには、ＤＣモータ１０の回転駆動力逃がすトルクリミッタを構成することができるので、トルクリミッタが作動する際に磨耗がない。しかも、長期に亘り作動トルクの精度を維持することができる。

［その他の実施の形態］
なお、上記形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに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において、種々変形実施可能である。例えば、上述した実施の形態では、ケース本体１２ａ側にリング状マグネット１１ｂを取り付け、磁気回転体１６側に鉄リング１６ａが取り付けられているが、鉄リング１６ａをケース本体１２ａ側に取り付け、リング状マグネット１１ｂを磁気回転体１６側に取り付けてもよい。また、鉄リング１６ａは、磁性体であるその他の金属、またはマグネットを用いて構成してもよい。

また、上記実施の形態では、リング歯車３３の回転を停止させ太陽歯車３２と遊星歯車支持歯車３４とを継いで、ＤＣモータ１０の回転力を出力軸３側へ伝達するように構成されているが、これに限定されるものではなく、遊星歯車支持歯車３４の回転を停止させ、太陽歯車３２とリング歯車３３とを継いで、ＤＣモータ１０の回転力を出力軸３側へ伝達するように構成してもよい。

さらに、上記実施の形態において、開閉板８１は、冷蔵庫１００の外壁１００ａに形成された砕氷供給部１００ｂを開閉動作し、砕氷を外部に供給するように構成されているが、必ずしも砕氷は、外部に供給されるとは限らない。例えば、共に庫内に区画された製氷室と貯氷室との隔壁に設けた砕氷供給部を開閉板８１により開閉動作し、製氷室で作った砕氷を貯氷室に供給するように構成してもよい。

さらにまた、上記実施の形態において、磁気回転体１６は回転支承部１１ａに回転可能に支承されているが、必ずしも回転に限定されるものではない。ＤＣモータ１０の回転駆動力をクラッチ操作機構６を通じて逃がすことが可能であれば、磁気回転体１６がスライド移動する構成であってもよい。また、磁気回転体１６は、必ずしもリング状に形成する必要はない。たとえば、板状であってもよい。

本発明を適用したギヤードモータ備えた扉開閉装置を冷蔵庫に適用し、その一部を側方より見たときの断面図である。 本発明を適用したギヤードモータを備えた扉開閉装置の分解斜視図である。 本発明を適用したギヤードモータの縦断面を模式的に示す説明図である。 図４は、本発明を適用したギヤードモータの分解斜視図である。

符号の説明

１ ギヤードモータ
３ 出力軸
５ クラッチ手段
６ クラッチ操作機構
１０ ＤＣモータ
１１ｂ リング状マグネット（マグネット）
１６ 磁気回転体
１６ａ 鉄リング（磁性体）
２２ 遊星歯車機構
３２ 太陽歯車
３３ リング歯車
３４ 遊星歯車支持歯車
３６ 遊星歯車
５０ 扉開閉装置（開閉装置）
８１ 開閉板（開閉部材）
１００ 冷蔵庫
１００ｂ 砕氷供給部

Claims (6)

1. モータと、該モータに連結されて回転駆動する出力軸と、該出力軸と前記モータとの連結を継断するクラッチ手段と、該クラッチ手段の継断を行うクラッチ操作手段とを有するギヤードモータにおいて、
   前記クラッチ操作手段は、マグネットおよび磁性体のいずれか一方側と、該一方側との磁気吸引力によって、前記クラッチ手段を継ぐ前記マグネットおよび前記磁性体のいずれか他方側とを有し、
   前記クラッチ手段は、前記遊星歯車を支持する遊星歯車支持歯車と、前記遊星歯車と噛合する太陽歯車およびリング歯車とから構成された遊星歯車機構であって、前記遊星歯車支持歯車、太陽歯車、およびリング歯車のいずれか１つの回転が、前記クラッチ操作手段における前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力によって阻止され、他の２つの歯車を介して前記モータと前記出力軸とが連結されて、該出力軸が回転駆動されるようになっており、
   前記クラッチ操作手段における前記マグネットと前記磁性体との磁気吸引力は、前記出力軸にかかる負荷により、前記モータが停止する前に前記クラッチ手段を断つように設定されていることを特徴とするギヤードモータ。
2. 請求項１において、
   前記マグネットおよび前記磁性体は、ともに共通の軸線上を回転駆動されることを特徴とするギヤードモータ。
3. 請求項１ないし２において、
   前記遊星歯車機構の前記太陽歯車は、前記モータからの回転駆動力を受ける受け歯車および前記遊星歯車に回転駆動力を伝達する伝達歯車を備えるとともに、前記リング歯車は、前記遊星歯車に噛合する内周歯車部および前記クラッチ操作機構に連結された外周歯車部を備え、
   前記遊星歯車支持歯車がロックされたときには、前記リング歯車の前記外周歯車部を介して前記磁気吸引力に抗して前記クラッチ操作手段である前記マグネットと前記磁性体とを相対回転させ、前記遊星歯車機構である前記クラッチ手段を断つことを特徴とするギヤードモータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記モータをＤＣモータとしたことを特徴とするギヤードモータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに規定するギヤードモータを備えた開閉装置であって、前記ギヤードモータによって開閉部材を開閉駆動することを特徴とする開閉装置。
6. 請求項５に規定する開閉装置を備えた冷蔵庫であって、前記開閉部材によって砕氷供給部の開閉を行うことを特徴とする冷蔵庫。

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