JP4765215B2 - 自動製氷機の製氷皿駆動装置及びこの製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫 - Google Patents
自動製氷機の製氷皿駆動装置及びこの製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動製氷機の製氷皿駆動装置、及びこの製氷皿駆動装置を用いた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用冷蔵庫では、製氷皿へ自動的に注水し、その製氷皿の水を冷却して氷を生成し、製氷皿駆動装置によって製氷皿を反転させて氷を製氷皿から分離させる構成の自動製氷機が搭載されている。
【０００３】
製氷皿駆動装置においては、その駆動源としてＡＣ同期モータ、ＤＣモータ、ステッピングモータを採用したものが衆知であるが、ステッピングモータは他のモータに比較して回転速度が遅いため、その普及率はまだ低い。
【０００４】
しかしながら、モータへ入力するパルス数によって回転量を制御できるステッピングモータの方式は、製氷皿の位置制御を容易にし、且つ動作音が静粛であるという長所があり、すでに特開平１１−３２５６７７号公報に開示されているような周波数を適時に増加させるもの、特開２００１−１４７０６０号公報に開示されているような減速比を途中で変えるものが具現化され、速度アップが図られようとしている。
【０００５】
図１５は、上記の特開２００１−１４７０６０号公報に開示されている自動製氷機を搭載した冷蔵庫の要部縦断面図示すものであり、ステッピングモータ１の回転を伝達する製氷皿駆動装置２が、製氷皿３を所定の方向へ回動させ、フレーム４に設けられた突起５に当てて捻り、製氷皿３から氷を分離する氷分離動作を行い、その後、製氷皿３から分離した氷を貯氷箱６へ放出する氷放出動作を行う。７は製氷皿駆動装置２によって回動し、貯氷箱６内に進入することで貯まった氷の量を検知する検氷バーで、８は製氷皿駆動装置２が収納される冷蔵庫の冷凍室、９は冷凍室８の扉、１０は冷凍室８と扉９を密閉状態にするガスケットである。
【０００６】
製氷皿駆動装置２は２つの減速歯車機構（図示せず）により減速比を途中で自動的に切り換えることが可能で、氷分離動作時は低速で行い、氷放出動作は高速で行うことができるため、動作速度は速くなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製氷皿駆動装置は動作の速度アップは実現したが、ステッピングモータが突出し大型化するという問題があり、小型軽量化という課題を残している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、ステッピングモータの軸にピニオン歯車を設け、前記モータの軸の回転を製氷皿を回動させる駆動軸へ伝達する前記減速歯車群の最終段に前記駆動軸と同軸で前記駆動軸と一体化した出力歯車を設け、前記減速歯車群を、低速用歯車群と高速用歯車群と前記モータの回転を減速して前記低速用歯車群と前記高速用歯車群へ共通の回転を伝達する共通歯車群の３つの歯車群で構成し、前記共通歯車群の回転伝達経路内に、中央を貫通する軸穴を前記駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と同軸で且つ前記駆動軸とは異なる速度で回転する伝達歯車を設け、前記共通歯車群は、前記伝達歯車からの回転を受ける被駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記低速用歯車群へ回転を伝達する第１駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記高速用歯車群へ回転を伝達する第２駆動歯車とを有し、前記被駆動歯車と前記第１駆動歯車と前記第２駆動歯車を同軸で軸方向に並べて一体化させ、前記低速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記高速用歯車群を空回りさせ、前記高速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記低速用歯車群を空回りさせたものであり、伝達と被伝達の関係にある歯車を駆動軸を挟んでほぼ反対側にバランスよく配置できるので、歯車機構のデッドスペースの利用が容易となり、伝達歯車を挟んでモータと各歯車をほぼ反対側に配置することで、モータをデッドスペースに配置することができるようになり、歯車が集積されコンパクトになり、軸方向寸法の短小化が図れ、省部品化が図れ、機構の小型化が図れる。また、従来のようにモータが突出することがなく、省スペースが図れる。
【０００９】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステッピングモータへ電力を入力するためのモータ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記製氷皿の所定位置を検出する検出スイッチの検出信号を出力するスイッチ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記ステッピングモータと前記スイッチと歯車機構を収納する外郭ケースには、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が嵌合する孔を設け、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が前記外郭ケースの内部から外部へ露出するようにしたものであり、これによって電力線、信号線の接続が容易になる。
【００１０】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫であり、ステッピングモータの突出がなく軸方向の全長が短くなり、自動製氷機の設置スペースを低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による歯車機構及びこの歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１２】
図１は本発明による歯車機構の実施の形態を示す斜視図で、図２は同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図である。
【００１３】
図１、図２において、１１は入力するパルス数に応じて回転量を制御できるステッピングモータであり、モータ回転軸１１ａと、２個の取付穴１１ｂと、電力供給用の電力線を接続するモータ端子接続部１１ｃとを有する。
【００１４】
モータ端子接続部１１ｃはステッピングモータ１１の側面に回転軸と平行になるように配置されており、内部にはモータ端子（図示せず）が配列されている。
【００１５】
１２は歯車機構で三つの減速歯車群から成り、その第１はモータ回転軸１１ａの回転を途中まで減速伝達する共通歯車群１２ａであり、第２は共通歯車群１２ａから伝達されてきた回転を低速高トルクに変換する低速用歯車群１２ｂ（図示せず）であり、第３は共通歯車群１２ａから伝達されてきた回転を低速用歯車群１２ｂよりも高速で伝達する高速用歯車群１２ｃ（図示せず）であり、これら３つの歯車群１２ａ、１２ｂ、１２ｃの構成については、各構成部品の説明の後に説明する。
【００１６】
１３はモータ回転軸１１ａに圧入されたピニオン歯車であり、１４はピニオン歯車１３に駆動される伝達歯車であり、中央には回転中心を貫通する軸穴１４ａが設けられている。
【００１７】
１５は伝達歯車１４に駆動される２段歯車であり、伝達歯車１４と直接噛み合う歯車１５ａと、歯車１５ａと同軸で同期回転し歯車１５ａよりも小さい歯から成る小歯車１５ｂが、軸方向に並んで位置している。
【００１８】
１６は２段歯車１５の小歯車１５ｂに駆動される３段歯車であり、小歯車１５ｂと直接噛み合う大歯車１６ａと、大歯車１６ａと同軸で同期回転する中歯車１６ｂと小歯車１６ｃが軸方向に並んで位置している。３段歯車１６は合成樹脂材料によって一体的に成形されている。
【００１９】
１７は３段歯車１６の小歯車１６ｃに駆動される２段歯車であり、小歯車１６ｃと直接噛み合う大歯車１７ａと、大歯車１７ａと同軸で同期回転する小歯車１７ｂが軸方向に並んで位置している。なお、大歯車１７ａと小歯車１７ｂとの間には、回転軸と平行な平面と、大歯車１７ａの歯先円直径よりも小さく小歯車１７ｂの歯先円直径よりも大きい直径からなる円周面を有する不完全円柱１７ｃが設けられている。また、２段歯車１７は前述した２段歯車１５と同一回転軸上に重ねて配置されている。
【００２０】
１８は２段歯車１７の小歯車１７ｂに駆動される低速出力歯車であり、歯車領域１８ａと円弧領域１８ｂが設けられている。図３、図４で示すように歯車領域１８ａは複数の歯からなる歯群１８１であり、端の歯１８２の谷部１８３は他の谷部よりも広く形成されており、前述の小歯車１７ｂの太い歯１７１と噛み合う。そして、円弧領域１８ｂは歯群１８１の両端の歯１８２と１８４を円弧１８５でつないだものである。
【００２１】
また、低速出力歯車１８には後述する製氷皿駆動軸２１が同軸で軸方向に突出するように一体的に形成されており、さらに製氷皿駆動軸２１と反対側の面には、後述の検氷軸２２を駆動する第１カム１８ｃと、後述のスイッチ２３を操作する第２カム１８ｄが設けられている。
【００２２】
第１カム１８ｃは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から氷放出位置（１６０°）までの回動区間の内、５°から１４０°までを凹区間にしている。第２カム１８ｄは、低速出力歯車８が原点位置（０°）から１０°回動するまでが凸区間としている。
【００２３】
１９は３段歯車１６の中歯車１６ｂに駆動されるクラッチ歯車であり、歯車領域１９ａと円弧領域１９ｂが設けられている。図５、図６で示すように歯車領域１９ａはクラッチ歯車１９の全幅寸法と同じ歯幅の歯から成る歯群１９１と、歯群１９１よりは歯幅寸法が短い歯から成る歯群１９２とで構成され、歯群１９１における端の歯１９３の谷部１９４は他の谷部より広く形成されている。そして、円弧領域１９ｂは歯群１９１の両端１９３、１９５の歯を歯群１９１の歯幅寸法より短い幅寸法を有する円弧１９６でつないだものであり、歯群１９２と軸方向に並んで位置する。
【００２４】
２０はクラッチ歯車１９に駆動される高速出力歯車であり、前述の低速出力歯車１８と同軸で同期回転し、低速出力歯車１８と軸方向に並んで位置する。高速出力歯車２０には、クラッチ歯車１９の広い谷部１９４と噛み合う太い歯２０ａが設けられており、さらに太い歯２０ａを除く他の歯２０ｂの端面は、歯２０ｂの歯底円を残す状態で、太い歯２０ａの端面よりも軸方向に所定寸法だけ低く形成されており、クラッチ歯車１９の円弧領域１９ａと対峙しても干渉しないようにしている。
【００２５】
２１は製氷皿を回動させる製氷皿駆動軸であり、低速出力歯車１８から軸方向に突出しており、低速出力歯車１８と同軸で回転する。また、先端には軸直角断面が小判形を成す接続部２１ａが設けられている。
【００２６】
ここで、冒頭で記述した歯車機構１２の３つの歯車群１２ａ、１２ｂ、１２ｃの構成について説明する。
【００２７】
まず、共通歯車群１２ａは、モータ回転軸１１ａに圧入されたピニオン歯車１３、ピニオン歯車１３に駆動される伝達歯車１４、伝達歯車１４に駆動される歯車１５ａ、歯車１５ａと同軸で同期回転する小歯車１５ｂ、小歯車１５ｂに駆動される大歯車１６ａとで構成されている。
【００２８】
次に、低速用歯車群１２ｂは、大歯車１６ａと同軸で同期回転する小歯車１６ｃ、小歯車１６ｃに駆動される大歯車１７ａ、大歯車１７ａと同軸で同期回転する小歯車１７ｂ、小歯車１７ｂに駆動される低速出力歯車１８とで構成されている。
【００２９】
そして、高速用歯車群１２ｃは、大歯車１６ａと同軸で同期回転する中歯車１６ｂ、中歯車１６ｂに駆動されるクラッチ歯車１９、クラッチ歯車１９に駆動され高速出力歯車２０とで構成されている。
【００３０】
上記のように、歯車機構１２は３段歯車１６以降で低速歯車群１２ｂと高速歯車群１２ｃに分岐しているのである。
【００３１】
ここで、低速歯車群１２ｂの最終段である低速出力歯車１８と、高速歯車群１２ｃの最終段である高速出力歯車２０は、同軸で且つ軸方向に並んで一体化されているので、低速出力歯車１８と高速出力歯車２０はともに回転する。
【００３２】
ただし、低速出力歯車１８へ回転伝達している間は、高速歯車群２１ｃを空回りさせなければならないので、クラッチ歯車１９と高速出力歯車２０との間には噛み合い阻止機構が必要となる。そして、その噛み合い阻止機構は、低速出力歯車１８へ回転伝達している間、クラッチ歯車１９の円弧領域１９ｂと高速出力歯車２０を対峙させて、クラッチ歯車１９を空回りさせることで実現できる。
【００３３】
一方、高速出力歯車２０へ回転伝達している間は、低速歯車群１２ｂを空回りさせなければならないので、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８との間には噛み合い阻止機構が必要となる。そして、その噛み合い阻止機構２４は、高速出力歯車２０へ回転伝達している間、円弧領域１８ｂと小歯車１７ｂを対峙させて、小歯車１７ｂを空回りさせることで実現できる。
【００３４】
次に、上記歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置について図面を参照しながら説明する。図７は本発明による歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態を示す斜視図、図８は同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図、図９は同実施の形態の各構成部品を示す分解斜視図である。
【００３５】
図８、図９において、２２は低速出力歯車１８に設けられた第１カム１８ｃに従動し所定の角度範囲を往復回動し、氷の過不足を検知する検氷軸である。ここで、図１０は検氷軸２２の待機状態を示す斜視図、図１１は検氷軸２２の動作状態を示す斜視図であるが、図１０、図１１に示すように、検氷軸２２は検氷バー７が取付けられる外部接続部２２ａと、後述のケース、カバーに回動可能に保持される軸部２２ｂと、低速出力歯車１８の第１カム１８ｃに接触し第１カム１８ｃの凹凸変位を回動運動に変換する従動カム２２ｃとで構成されている。さらに、軸部２２ｂには、後述のスイッチ２３を操作する操作片２２ｄも設けられている。
【００３６】
第１カム１８ｃは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から氷放出位置（１６０°）までの回動区間の内、５°から１４０°までを凹区間にしているので、検氷軸２２の従動カム２２ｃが第１カム１８ｃの凹区間でのみ変位し、その変位が軸部２２ｂの回動となり、外部接続部２２ａを回動させる。
【００３７】
したがって、外部接続部２２ａに検氷バー７を接続することで、外部接続部２２ｃの回動に伴い検氷バー７も回動し、製氷皿３下方の貯氷箱８へ進入或いは退出を行うことができる。
【００３８】
図８、図９において、２３は低速出力歯車１８に設けられた第２カム１８ｄによってオン・オフ動作をするスイッチである。ここで、図１２はスイッチの待機状態を示す斜視図、図１３はスイッチの動作状態を示す斜視図であるが、図１２、図１３に示すように、スイッチ２３は開閉接点を内蔵するスイッチ本体２３ａと、スイッチ本体２３ａの内部から外部に向けて所定長さだけ突出したスイッチレバー２３ｂと、スイッチ本体２３ａの外壁に設けられた取付け部２３ｃと、信号線が接続されるスイッチ端子接続部２３ｄとで構成されている。スイッチレバー２３ｂはスイッチ本体２３ａの内部で回動自在に保持されており、スイッチレバー２３ｂの外部先端が、低速出力歯車１８の第２カム１８ｄの凸区間で従動して回動すると、スイッチ２３がオン・オフ動作する。
【００３９】
第２カム１８ｄは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から１０°回転するまでが凸区間であり、スイッチ２３はオン区間となり、それ以外の区間ではスイッチ２３はオフ区間となる。但し、オフ区間であっても、検氷軸２２が回動し操作片２２ｄによってスイッチ２３のスイッチレバー１３ｂが押された場合には、その間はオンとなる。
【００４０】
したがって、スイッチ２３がオフ区間にあっても、貯氷箱８内の氷が不足している場合には、検氷軸２２が回動した際に検氷バー７が貯氷箱８内へ、氷に邪魔されること無く進入するので、検氷軸２２が十分回動し、操作片２２ｄがスイッチ２３をオンさせるのである。この結果、貯氷箱８内の氷が不足していると判断する。
【００４１】
取付け部２３ｃは、爪状のフックからなり長手方向に中心軸に対して左右対称に一個づつ配列されている。また、スイッチ端子接続部２３ｄは、取付け部２３ｃよりもさらに長手方向に突出し、内部にはスイッチ端子（図示せず）が配列されている。そして、スイッチ２３の長手方向の中心軸は、ステッピングモータ１１の回転軸と平行になるように配置されている。
【００４２】
図７、図８、図９において、２５は上記歯車機構１２の各構成部品を支持する軸受等を設けたケースであり、前記各部品を収納し保護する。２５ａは後述のフックが引っ掛かる爪部であり、２５ｂは検氷軸２２の軸部２２ｂを保持する凹部であり、２５ｃはステッピングモータ１１をビス１１ｄで固定するための取付穴である。
【００４３】
また、２５ｄはステッピングモータ１１のモータ端子接続部１１ｃを露出させ、外部接続を可能にする電力線接続孔であり、２５ｅはスイッチ２３のスイッチ端子接続部２３ｄを露出させ、外部接続を可能にする信号線接続孔である。
【００４４】
２６は、ケース２５と同様に、歯車機構１２の各構成部品を支持する軸受等を設けたカバーであり、ケース２５と共に前記各部品を収納し保護する。２６ａはケース２５の爪部２５ａと引っ掛かり締結するフックであり、２６ｂは取付用爪部であり、２６ｃは製氷皿駆動軸２１が貫通する穴である。
【００４５】
そして、２７は上記部材によって構成された製氷皿駆動装置である。以上のように構成された自動製氷機の製氷皿駆動装置及びこの製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫について、以下その動作を説明する。なお、図１４は本発明による自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図である。
【００４６】
まず、製氷皿駆動装置２７による２つの動作について説明する。一つは製氷皿３を約３０°捻って製氷皿３内の氷を製氷皿３から浮き上がらせるための氷分離動作と、もう一つは製氷皿３を約１６０°反転させて、先の氷分離動作で浮き上がった製氷皿内の氷を製氷皿から放出させる氷放出動作である。
【００４７】
（氷分離動作の説明）
図１、図２、図１４において、製氷皿３が水平位置で停止している状態から、ピニオン歯車１３がステッピングモータ１１により時計方向に回転すると、伝達歯車１４は反時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは時計方向へ、３段歯車１６の小歯車１６ｃは反時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは時計方向へ回転する。このとき小歯車１７ｂの太い歯１７１が低速出力歯車１８の歯車領域１８ａの谷部１８３に噛み合い、低速出力歯車１８が反時計方向へ回転する。
【００４８】
一方、このとき３段歯車１６の中歯車１６ｂは反時計方向へ、クラッチ歯車１９は時計方向へ回転するが、クラッチ歯車１９と高速出力歯車２０は噛み合い阻止機構により円弧領域１９ｂが高速出力歯車２０と対峙するので、クラッチ歯車９が高速出力歯車２０と噛み合うことはなく、低速出力歯車１８の回転を妨げることはない。
【００４９】
低速出力歯車１８が反時計方向に回転することにより、製氷皿３は水平位置から反時計方向に回動する。製氷皿３の反時計方向回動側には製氷皿３の回動を阻止する突起５が設けられており、製氷皿はこの突起に当ってから更に回動するので結果的に捻られることになる。
【００５０】
そして、製氷皿３が約３０°捻られると、ステッピングモータ１１は一旦停止し今度は逆方向（反時計方向）に回転する。これにより、ピニオン歯車１３は反時計方向へ、伝達歯車１４は時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは反時計方向へ、３段歯車１６の小歯車１６ｃは時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは反時計方向へ、低速出力歯車１８は時計方向へ回転し、製氷皿３を水平位置へ戻す。
【００５１】
以上が共通歯車群１２ａと低速用歯車群１２ｂにより、製氷皿３を捻って氷を製氷皿３から浮き上がらせる氷分離動作である。
【００５２】
（氷放出動作の説明）
図１、図２、図１４において、製氷皿３が水平位置で停止している状態から、ピニオン歯車１３がモータ１１により反時計方向に回転すると、伝達歯車１４は時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは反時計方向へ、３段歯車１６の中歯車１６ｂは時計方向へ、クラッチ歯車１９は反時計方向へ回転する。このときクラッチ歯車１９の歯車領域１９ａの谷部１９４と高速出力歯車２０の太い歯２０ａが噛み合い、高速出力歯車２０が時計方向へ回転する。
【００５３】
一方、このとき３段歯車１６の小歯車１６ｃは時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは反時計方向へ回転するが、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８は噛み合い阻止機構により小歯車１７ｂと円弧領域１８ｂが対峙するので、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８が噛み合うことはなく、高速出力歯車２０の回転を妨げることはない。
【００５４】
高速出力歯車２０が時計方向に回転することにより、製氷皿３は水平位置から時計方向に回動する。製氷皿３が約１６０°回動したところでステッピングモータ１１は一旦停止する。このとき製氷皿３内の氷は自重により貯氷箱６内に落下し氷の放出が完了する。
【００５５】
そして、ステッピングモータ１１は今度は時計方向に回転し、ピニオン歯車１３は時計方向へ、伝達歯車１４４は反時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは時計方向へ、３段歯車１６の中歯車１６ｂは反時計方向へ、クラッチ歯車１９は時計方向へ、高速出力歯車２０は反時計方向へ回転し、製氷皿を水平位置へ戻す。
【００５６】
以上が共通歯車群１２ａと高速用歯車群１２ｃにより、製氷皿内の氷を放出する一連の
動作である。
【００５７】
上記のように、ステッピングモータ１１の回転をピニオン歯車１３から３段歯車１６まで伝達する共通歯車群１２ａと、３段歯車１６の回転を小歯車１６ｃから製氷皿駆動軸２１まで伝達する低速用歯車群１２ｂと、３段歯車１６の回転を中歯車１６ｂから製氷皿駆動軸２１まで伝達する高速用歯車群１２ｃとで、歯車機構１２を構成し、共通歯車群１２ａの伝達歯車１４を製氷皿駆動軸２１と同軸で配置することで、ステッピングモータ１１と３段歯車１６が製氷皿駆動軸２１を中心として互いにほぼ反対の位置となり、デッドスペースに成りがちな歯車機構１２のコーナーにステッピングモータ１１を配置することができ、製氷皿駆動軸２１が歯車機構１２のほぼ中央となりバランスも良くなる。
【００５８】
これによって、従来のようなステッピングモータ１２が突出して大型化することもなく、歯車伝達機構１２を構成する３つの歯車群の共通接続を３段歯車１６で行っているので、省部品化、生産性の向上による低コスト化も実現できる。
【００５９】
そして、自動製氷機の製氷皿駆動装置２７を備えた冷蔵庫は、その設置場所の長手方向の容積を小さくできるので、省スペース化、容積効率の向上が図れる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の発明は、ステッピングモータの軸にピニオン歯車を設け、前記モータの軸の回転を製氷皿を回動させる駆動軸へ伝達する前記減速歯車群の最終段に前記駆動軸と同軸で前記駆動軸と一体化した出力歯車を設け、前記減速歯車群を、低速用歯車群と高速用歯車群と前記モータの回転を減速して前記低速用歯車群と前記高速用歯車群へ共通の回転を伝達する共通歯車群の３つの歯車群で構成し、前記共通歯車群の回転伝達経路内に、中央を貫通する軸穴を前記駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と同軸で且つ前記駆動軸とは異なる速度で回転する伝達歯車を設け、前記共通歯車群は、前記伝達歯車からの回転を受ける被駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記低速用歯車群へ回転を伝達する第１駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記高速用歯車群へ回転を伝達する第２駆動歯車とを有し、前記被駆動歯車と前記第１駆動歯車と前記第２駆動歯車を同軸で軸方向に並べて一体化させ、前記低速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記高速用歯車群を空回りさせ、前記高速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記低速用歯車群を空回りさせたものであり、伝達と被伝達の関係にある歯車を駆動軸を挟んでほぼ反対側にバランスよく配置できるので、歯車機構のデッドスペースの利用が容易となり、伝達歯車を挟んでモータと各歯車をほぼ反対側に配置することで、モータをデッドスペースに配置することができるようになり、歯車が集積されコンパクトになり、軸方向寸法の短小化が図れ、省部品化が図れ、機構の小型化が図れる。また、従来のようにモータが突出することがなく、省スペースが図れる。
【００６１】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステッピングモータへ電力を入力するためのモータ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記製氷皿の所定位置を検出する検出スイッチの検出信号を出力するスイッチ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記ステッピングモータと前記スイッチと歯車機構を収納する外郭ケースには、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が嵌合する孔を設け、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が前記外郭ケースの内部から外部へ露出するようにしたので、電力線と、信号線の引き回しが不要となり低コスト化が図れる。
【００６２】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫であり、ステッピングモータの突出がなく軸方向の全長が短くなり
、自動製氷機の設置スペースを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による歯車機構の実施の形態を示す斜視図
【図２】 同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図
【図３】 同実施の形態の低速出力歯車の非噛み合い状態を示す斜視図
【図４】 同実施の形態の低速出力歯車の噛み合い開始状態を示す斜視図
【図５】 同実施の形態の高速出力歯車の噛み合い開始状態を示す斜視図
【図６】 同実施の形態の高速出力歯車の非噛み合い状態を示す斜視図
【図７】 本発明による歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態を示す斜視図
【図８】 同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図
【図９】 同実施の形態の各構成部品を示す分解斜視図
【図１０】 同実施の形態の検氷軸の待機状態を示す斜視図
【図１１】 同実施の形態の検氷軸の動作状態を示す斜視図
【図１２】 同実施の形態のスイッチの待機状態を示す斜視図
【図１３】 同実施の形態のスイッチの動作状態を示す斜視図
【図１４】 本発明による自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図
【図１５】 従来の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図
【符号の説明】
３ 製氷皿
１１ モータ（ステッピングモータ）
１１ｃ モータ端子接続部
１２ 歯車機構
１２ａ 共通歯車群
１３ ピニオン歯車
１４ 伝達歯車
１４ａ 軸穴
１６ ３段歯車
１６ａ 大歯車（被駆動歯車）
１６ｂ 中歯車（第２駆動歯車）
１６ｃ 小歯車（第１駆動歯車）
１８ 低速出力歯車
２０ 高速出力歯車
２１ 製氷皿駆動軸
２３ スイッチ
２３ｄ スイッチ端子接続部
２５ｄ 電力線接続孔
２５ｅ 信号線接続孔
２７ 製氷皿駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動製氷機の製氷皿駆動装置、及びこの製氷皿駆動装置を用いた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用冷蔵庫では、製氷皿へ自動的に注水し、その製氷皿の水を冷却して氷を生成し、製氷皿駆動装置によって製氷皿を反転させて氷を製氷皿から分離させる構成の自動製氷機が搭載されている。
【０００３】
製氷皿駆動装置においては、その駆動源としてＡＣ同期モータ、ＤＣモータ、ステッピングモータを採用したものが衆知であるが、ステッピングモータは他のモータに比較して回転速度が遅いため、その普及率はまだ低い。
【０００４】
しかしながら、モータへ入力するパルス数によって回転量を制御できるステッピングモータの方式は、製氷皿の位置制御を容易にし、且つ動作音が静粛であるという長所があり、すでに特開平１１−３２５６７７号公報に開示されているような周波数を適時に増加させるもの、特開２００１−１４７０６０号公報に開示されているような減速比を途中で変えるものが具現化され、速度アップが図られようとしている。
【０００５】
図１５は、上記の特開２００１−１４７０６０号公報に開示されている自動製氷機を搭載した冷蔵庫の要部縦断面図示すものであり、ステッピングモータ１の回転を伝達する製氷皿駆動装置２が、製氷皿３を所定の方向へ回動させ、フレーム４に設けられた突起５に当てて捻り、製氷皿３から氷を分離する氷分離動作を行い、その後、製氷皿３から分離した氷を貯氷箱６へ放出する氷放出動作を行う。７は製氷皿駆動装置２によって回動し、貯氷箱６内に進入することで貯まった氷の量を検知する検氷バーで、８は製氷皿駆動装置２が収納される冷蔵庫の冷凍室、９は冷凍室８の扉、１０は冷凍室８と扉９を密閉状態にするガスケットである。
【０００６】
製氷皿駆動装置２は２つの減速歯車機構（図示せず）により減速比を途中で自動的に切り換えることが可能で、氷分離動作時は低速で行い、氷放出動作は高速で行うことができるため、動作速度は速くなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製氷皿駆動装置は動作の速度アップは実現したが、ステッピングモータが突出し大型化するという問題があり、小型軽量化という課題を残している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、ステッピングモータの軸にピニオン歯車を設け、前記モータの軸の回転を製氷皿を回動させる駆動軸へ伝達する前記減速歯車群の最終段に前記駆動軸と同軸で前記駆動軸と一体化した出力歯車を設け、前記減速歯車群を、低速用歯車群と高速用歯車群と前記モータの回転を減速して前記低速用歯車群と前記高速用歯車群へ共通の回転を伝達する共通歯車群の３つの歯車群で構成し、前記共通歯車群の回転伝達経路内に、中央を貫通する軸穴を前記駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と同軸で且つ前記駆動軸とは異なる速度で回転する伝達歯車を設け、前記共通歯車群は、前記伝達歯車からの回転を受ける被駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記低速用歯車群へ回転を伝達する第１駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記高速用歯車群へ回転を伝達する第２駆動歯車とを有し、前記被駆動歯車と前記第１駆動歯車と前記第２駆動歯車を同軸で軸方向に並べて一体化させ、前記低速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記高速用歯車群を空回りさせ、前記高速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記低速用歯車群を空回りさせたものであり、伝達と被伝達の関係にある歯車を駆動軸を挟んでほぼ反対側にバランスよく配置できるので、歯車機構のデッドスペースの利用が容易となり、伝達歯車を挟んでモータと各歯車をほぼ反対側に配置することで、モータをデッドスペースに配置することができるようになり、歯車が集積されコンパクトになり、軸方向寸法の短小化が図れ、省部品化が図れ、機構の小型化が図れる。また、従来のようにモータが突出することがなく、省スペースが図れる。
【０００９】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステッピングモータへ電力を入力するためのモータ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記製氷皿の所定位置を検出する検出スイッチの検出信号を出力するスイッチ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記ステッピングモータと前記スイッチと歯車機構を収納する外郭ケースには、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が嵌合する孔を設け、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が前記外郭ケースの内部から外部へ露出するようにしたものであり、これによって電力線、信号線の接続が容易になる。
【００１０】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫であり、ステッピングモータの突出がなく軸方向の全長が短くなり、自動製氷機の設置スペースを低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による歯車機構及びこの歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１２】
図１は本発明による歯車機構の実施の形態を示す斜視図で、図２は同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図である。
【００１３】
図１、図２において、１１は入力するパルス数に応じて回転量を制御できるステッピングモータであり、モータ回転軸１１ａと、２個の取付穴１１ｂと、電力供給用の電力線を接続するモータ端子接続部１１ｃとを有する。
【００１４】
モータ端子接続部１１ｃはステッピングモータ１１の側面に回転軸と平行になるように配置されており、内部にはモータ端子（図示せず）が配列されている。
【００１５】
１２は歯車機構で三つの減速歯車群から成り、その第１はモータ回転軸１１ａの回転を途中まで減速伝達する共通歯車群１２ａであり、第２は共通歯車群１２ａから伝達されてきた回転を低速高トルクに変換する低速用歯車群１２ｂ（図示せず）であり、第３は共通歯車群１２ａから伝達されてきた回転を低速用歯車群１２ｂよりも高速で伝達する高速用歯車群１２ｃ（図示せず）であり、これら３つの歯車群１２ａ、１２ｂ、１２ｃの構成については、各構成部品の説明の後に説明する。
【００１６】
１３はモータ回転軸１１ａに圧入されたピニオン歯車であり、１４はピニオン歯車１３に駆動される伝達歯車であり、中央には回転中心を貫通する軸穴１４ａが設けられている。
【００１７】
１５は伝達歯車１４に駆動される２段歯車であり、伝達歯車１４と直接噛み合う歯車１５ａと、歯車１５ａと同軸で同期回転し歯車１５ａよりも小さい歯から成る小歯車１５ｂが、軸方向に並んで位置している。
【００１８】
１６は２段歯車１５の小歯車１５ｂに駆動される３段歯車であり、小歯車１５ｂと直接噛み合う大歯車１６ａと、大歯車１６ａと同軸で同期回転する中歯車１６ｂと小歯車１６ｃが軸方向に並んで位置している。３段歯車１６は合成樹脂材料によって一体的に成形されている。
【００１９】
１７は３段歯車１６の小歯車１６ｃに駆動される２段歯車であり、小歯車１６ｃと直接噛み合う大歯車１７ａと、大歯車１７ａと同軸で同期回転する小歯車１７ｂが軸方向に並んで位置している。なお、大歯車１７ａと小歯車１７ｂとの間には、回転軸と平行な平面と、大歯車１７ａの歯先円直径よりも小さく小歯車１７ｂの歯先円直径よりも大きい直径からなる円周面を有する不完全円柱１７ｃが設けられている。また、２段歯車１７は前述した２段歯車１５と同一回転軸上に重ねて配置されている。
【００２０】
１８は２段歯車１７の小歯車１７ｂに駆動される低速出力歯車であり、歯車領域１８ａと円弧領域１８ｂが設けられている。図３、図４で示すように歯車領域１８ａは複数の歯からなる歯群１８１であり、端の歯１８２の谷部１８３は他の谷部よりも広く形成されており、前述の小歯車１７ｂの太い歯１７１と噛み合う。そして、円弧領域１８ｂは歯群１８１の両端の歯１８２と１８４を円弧１８５でつないだものである。
【００２１】
また、低速出力歯車１８には後述する製氷皿駆動軸２１が同軸で軸方向に突出するように一体的に形成されており、さらに製氷皿駆動軸２１と反対側の面には、後述の検氷軸２２を駆動する第１カム１８ｃと、後述のスイッチ２３を操作する第２カム１８ｄが設けられている。
【００２２】
第１カム１８ｃは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から氷放出位置（１６０°）までの回動区間の内、５°から１４０°までを凹区間にしている。第２カム１８ｄは、低速出力歯車８が原点位置（０°）から１０°回動するまでが凸区間としている。
【００２３】
１９は３段歯車１６の中歯車１６ｂに駆動されるクラッチ歯車であり、歯車領域１９ａと円弧領域１９ｂが設けられている。図５、図６で示すように歯車領域１９ａはクラッチ歯車１９の全幅寸法と同じ歯幅の歯から成る歯群１９１と、歯群１９１よりは歯幅寸法が短い歯から成る歯群１９２とで構成され、歯群１９１における端の歯１９３の谷部１９４は他の谷部より広く形成されている。そして、円弧領域１９ｂは歯群１９１の両端１９３、１９５の歯を歯群１９１の歯幅寸法より短い幅寸法を有する円弧１９６でつないだものであり、歯群１９２と軸方向に並んで位置する。
【００２４】
２０はクラッチ歯車１９に駆動される高速出力歯車であり、前述の低速出力歯車１８と同軸で同期回転し、低速出力歯車１８と軸方向に並んで位置する。高速出力歯車２０には、クラッチ歯車１９の広い谷部１９４と噛み合う太い歯２０ａが設けられており、さらに太い歯２０ａを除く他の歯２０ｂの端面は、歯２０ｂの歯底円を残す状態で、太い歯２０ａの端面よりも軸方向に所定寸法だけ低く形成されており、クラッチ歯車１９の円弧領域１９ａと対峙しても干渉しないようにしている。
【００２５】
２１は製氷皿を回動させる製氷皿駆動軸であり、低速出力歯車１８から軸方向に突出しており、低速出力歯車１８と同軸で回転する。また、先端には軸直角断面が小判形を成す接続部２１ａが設けられている。
【００２６】
ここで、冒頭で記述した歯車機構１２の３つの歯車群１２ａ、１２ｂ、１２ｃの構成について説明する。
【００２７】
まず、共通歯車群１２ａは、モータ回転軸１１ａに圧入されたピニオン歯車１３、ピニオン歯車１３に駆動される伝達歯車１４、伝達歯車１４に駆動される歯車１５ａ、歯車１５ａと同軸で同期回転する小歯車１５ｂ、小歯車１５ｂに駆動される大歯車１６ａとで構成されている。
【００２８】
次に、低速用歯車群１２ｂは、大歯車１６ａと同軸で同期回転する小歯車１６ｃ、小歯車１６ｃに駆動される大歯車１７ａ、大歯車１７ａと同軸で同期回転する小歯車１７ｂ、小歯車１７ｂに駆動される低速出力歯車１８とで構成されている。
【００２９】
そして、高速用歯車群１２ｃは、大歯車１６ａと同軸で同期回転する中歯車１６ｂ、中歯車１６ｂに駆動されるクラッチ歯車１９、クラッチ歯車１９に駆動され高速出力歯車２０とで構成されている。
【００３０】
上記のように、歯車機構１２は３段歯車１６以降で低速歯車群１２ｂと高速歯車群１２ｃに分岐しているのである。
【００３１】
ここで、低速歯車群１２ｂの最終段である低速出力歯車１８と、高速歯車群１２ｃの最終段である高速出力歯車２０は、同軸で且つ軸方向に並んで一体化されているので、低速出力歯車１８と高速出力歯車２０はともに回転する。
【００３２】
ただし、低速出力歯車１８へ回転伝達している間は、高速歯車群２１ｃを空回りさせなければならないので、クラッチ歯車１９と高速出力歯車２０との間には噛み合い阻止機構が必要となる。そして、その噛み合い阻止機構は、低速出力歯車１８へ回転伝達している間、クラッチ歯車１９の円弧領域１９ｂと高速出力歯車２０を対峙させて、クラッチ歯車１９を空回りさせることで実現できる。
【００３３】
一方、高速出力歯車２０へ回転伝達している間は、低速歯車群１２ｂを空回りさせなければならないので、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８との間には噛み合い阻止機構が必要となる。そして、その噛み合い阻止機構２４は、高速出力歯車２０へ回転伝達している間、円弧領域１８ｂと小歯車１７ｂを対峙させて、小歯車１７ｂを空回りさせることで実現できる。
【００３４】
次に、上記歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置について図面を参照しながら説明する。図７は本発明による歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態を示す斜視図、図８は同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図、図９は同実施の形態の各構成部品を示す分解斜視図である。
【００３５】
図８、図９において、２２は低速出力歯車１８に設けられた第１カム１８ｃに従動し所定の角度範囲を往復回動し、氷の過不足を検知する検氷軸である。ここで、図１０は検氷軸２２の待機状態を示す斜視図、図１１は検氷軸２２の動作状態を示す斜視図であるが、図１０、図１１に示すように、検氷軸２２は検氷バー７が取付けられる外部接続部２２ａと、後述のケース、カバーに回動可能に保持される軸部２２ｂと、低速出力歯車１８の第１カム１８ｃに接触し第１カム１８ｃの凹凸変位を回動運動に変換する従動カム２２ｃとで構成されている。さらに、軸部２２ｂには、後述のスイッチ２３を操作する操作片２２ｄも設けられている。
【００３６】
第１カム１８ｃは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から氷放出位置（１６０°）までの回動区間の内、５°から１４０°までを凹区間にしているので、検氷軸２２の従動カム２２ｃが第１カム１８ｃの凹区間でのみ変位し、その変位が軸部２２ｂの回動となり、外部接続部２２ａを回動させる。
【００３７】
したがって、外部接続部２２ａに検氷バー７を接続することで、外部接続部２２ｃの回動に伴い検氷バー７も回動し、製氷皿３下方の貯氷箱８へ進入或いは退出を行うことができる。
【００３８】
図８、図９において、２３は低速出力歯車１８に設けられた第２カム１８ｄによってオン・オフ動作をするスイッチである。ここで、図１２はスイッチの待機状態を示す斜視図、図１３はスイッチの動作状態を示す斜視図であるが、図１２、図１３に示すように、スイッチ２３は開閉接点を内蔵するスイッチ本体２３ａと、スイッチ本体２３ａの内部から外部に向けて所定長さだけ突出したスイッチレバー２３ｂと、スイッチ本体２３ａの外壁に設けられた取付け部２３ｃと、信号線が接続されるスイッチ端子接続部２３ｄとで構成されている。スイッチレバー２３ｂはスイッチ本体２３ａの内部で回動自在に保持されており、スイッチレバー２３ｂの外部先端が、低速出力歯車１８の第２カム１８ｄの凸区間で従動して回動すると、スイッチ２３がオン・オフ動作する。
【００３９】
第２カム１８ｄは、低速出力歯車１８が原点位置（０°）から１０°回転するまでが凸区間であり、スイッチ２３はオン区間となり、それ以外の区間ではスイッチ２３はオフ区間となる。但し、オフ区間であっても、検氷軸２２が回動し操作片２２ｄによってスイッチ２３のスイッチレバー１３ｂが押された場合には、その間はオンとなる。
【００４０】
したがって、スイッチ２３がオフ区間にあっても、貯氷箱８内の氷が不足している場合には、検氷軸２２が回動した際に検氷バー７が貯氷箱８内へ、氷に邪魔されること無く進入するので、検氷軸２２が十分回動し、操作片２２ｄがスイッチ２３をオンさせるのである。この結果、貯氷箱８内の氷が不足していると判断する。
【００４１】
取付け部２３ｃは、爪状のフックからなり長手方向に中心軸に対して左右対称に一個づつ配列されている。また、スイッチ端子接続部２３ｄは、取付け部２３ｃよりもさらに長手方向に突出し、内部にはスイッチ端子（図示せず）が配列されている。そして、スイッチ２３の長手方向の中心軸は、ステッピングモータ１１の回転軸と平行になるように配置されている。
【００４２】
図７、図８、図９において、２５は上記歯車機構１２の各構成部品を支持する軸受等を設けたケースであり、前記各部品を収納し保護する。２５ａは後述のフックが引っ掛かる爪部であり、２５ｂは検氷軸２２の軸部２２ｂを保持する凹部であり、２５ｃはステッピングモータ１１をビス１１ｄで固定するための取付穴である。
【００４３】
また、２５ｄはステッピングモータ１１のモータ端子接続部１１ｃを露出させ、外部接続を可能にする電力線接続孔であり、２５ｅはスイッチ２３のスイッチ端子接続部２３ｄを露出させ、外部接続を可能にする信号線接続孔である。
【００４４】
２６は、ケース２５と同様に、歯車機構１２の各構成部品を支持する軸受等を設けたカバーであり、ケース２５と共に前記各部品を収納し保護する。２６ａはケース２５の爪部２５ａと引っ掛かり締結するフックであり、２６ｂは取付用爪部であり、２６ｃは製氷皿駆動軸２１が貫通する穴である。
【００４５】
そして、２７は上記部材によって構成された製氷皿駆動装置である。以上のように構成された自動製氷機の製氷皿駆動装置及びこの製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫について、以下その動作を説明する。なお、図１４は本発明による自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図である。
【００４６】
まず、製氷皿駆動装置２７による２つの動作について説明する。一つは製氷皿３を約３０°捻って製氷皿３内の氷を製氷皿３から浮き上がらせるための氷分離動作と、もう一つは製氷皿３を約１６０°反転させて、先の氷分離動作で浮き上がった製氷皿内の氷を製氷皿から放出させる氷放出動作である。
【００４７】
（氷分離動作の説明）
図１、図２、図１４において、製氷皿３が水平位置で停止している状態から、ピニオン歯車１３がステッピングモータ１１により時計方向に回転すると、伝達歯車１４は反時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは時計方向へ、３段歯車１６の小歯車１６ｃは反時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは時計方向へ回転する。このとき小歯車１７ｂの太い歯１７１が低速出力歯車１８の歯車領域１８ａの谷部１８３に噛み合い、低速出力歯車１８が反時計方向へ回転する。
【００４８】
一方、このとき３段歯車１６の中歯車１６ｂは反時計方向へ、クラッチ歯車１９は時計方向へ回転するが、クラッチ歯車１９と高速出力歯車２０は噛み合い阻止機構により円弧領域１９ｂが高速出力歯車２０と対峙するので、クラッチ歯車９が高速出力歯車２０と噛み合うことはなく、低速出力歯車１８の回転を妨げることはない。
【００４９】
低速出力歯車１８が反時計方向に回転することにより、製氷皿３は水平位置から反時計方向に回動する。製氷皿３の反時計方向回動側には製氷皿３の回動を阻止する突起５が設けられており、製氷皿はこの突起に当ってから更に回動するので結果的に捻られることになる。
【００５０】
そして、製氷皿３が約３０°捻られると、ステッピングモータ１１は一旦停止し今度は逆方向（反時計方向）に回転する。これにより、ピニオン歯車１３は反時計方向へ、伝達歯車１４は時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは反時計方向へ、３段歯車１６の小歯車１６ｃは時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは反時計方向へ、低速出力歯車１８は時計方向へ回転し、製氷皿３を水平位置へ戻す。
【００５１】
以上が共通歯車群１２ａと低速用歯車群１２ｂにより、製氷皿３を捻って氷を製氷皿３から浮き上がらせる氷分離動作である。
【００５２】
（氷放出動作の説明）
図１、図２、図１４において、製氷皿３が水平位置で停止している状態から、ピニオン歯車１３がモータ１１により反時計方向に回転すると、伝達歯車１４は時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは反時計方向へ、３段歯車１６の中歯車１６ｂは時計方向へ、クラッチ歯車１９は反時計方向へ回転する。このときクラッチ歯車１９の歯車領域１９ａの谷部１９４と高速出力歯車２０の太い歯２０ａが噛み合い、高速出力歯車２０が時計方向へ回転する。
【００５３】
一方、このとき３段歯車１６の小歯車１６ｃは時計方向へ、２段歯車１７の小歯車１７ｂは反時計方向へ回転するが、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８は噛み合い阻止機構により小歯車１７ｂと円弧領域１８ｂが対峙するので、小歯車１７ｂと低速出力歯車１８が噛み合うことはなく、高速出力歯車２０の回転を妨げることはない。
【００５４】
高速出力歯車２０が時計方向に回転することにより、製氷皿３は水平位置から時計方向に回動する。製氷皿３が約１６０°回動したところでステッピングモータ１１は一旦停止する。このとき製氷皿３内の氷は自重により貯氷箱６内に落下し氷の放出が完了する。
【００５５】
そして、ステッピングモータ１１は今度は時計方向に回転し、ピニオン歯車１３は時計方向へ、伝達歯車１４４は反時計方向へ、２段歯車１５の小歯車１５ｂは時計方向へ、３段歯車１６の中歯車１６ｂは反時計方向へ、クラッチ歯車１９は時計方向へ、高速出力歯車２０は反時計方向へ回転し、製氷皿を水平位置へ戻す。
【００５６】
以上が共通歯車群１２ａと高速用歯車群１２ｃにより、製氷皿内の氷を放出する一連の
動作である。
【００５７】
上記のように、ステッピングモータ１１の回転をピニオン歯車１３から３段歯車１６まで伝達する共通歯車群１２ａと、３段歯車１６の回転を小歯車１６ｃから製氷皿駆動軸２１まで伝達する低速用歯車群１２ｂと、３段歯車１６の回転を中歯車１６ｂから製氷皿駆動軸２１まで伝達する高速用歯車群１２ｃとで、歯車機構１２を構成し、共通歯車群１２ａの伝達歯車１４を製氷皿駆動軸２１と同軸で配置することで、ステッピングモータ１１と３段歯車１６が製氷皿駆動軸２１を中心として互いにほぼ反対の位置となり、デッドスペースに成りがちな歯車機構１２のコーナーにステッピングモータ１１を配置することができ、製氷皿駆動軸２１が歯車機構１２のほぼ中央となりバランスも良くなる。
【００５８】
これによって、従来のようなステッピングモータ１２が突出して大型化することもなく、歯車伝達機構１２を構成する３つの歯車群の共通接続を３段歯車１６で行っているので、省部品化、生産性の向上による低コスト化も実現できる。
【００５９】
そして、自動製氷機の製氷皿駆動装置２７を備えた冷蔵庫は、その設置場所の長手方向の容積を小さくできるので、省スペース化、容積効率の向上が図れる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の発明は、ステッピングモータの軸にピニオン歯車を設け、前記モータの軸の回転を製氷皿を回動させる駆動軸へ伝達する前記減速歯車群の最終段に前記駆動軸と同軸で前記駆動軸と一体化した出力歯車を設け、前記減速歯車群を、低速用歯車群と高速用歯車群と前記モータの回転を減速して前記低速用歯車群と前記高速用歯車群へ共通の回転を伝達する共通歯車群の３つの歯車群で構成し、前記共通歯車群の回転伝達経路内に、中央を貫通する軸穴を前記駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と同軸で且つ前記駆動軸とは異なる速度で回転する伝達歯車を設け、前記共通歯車群は、前記伝達歯車からの回転を受ける被駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記低速用歯車群へ回転を伝達する第１駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記高速用歯車群へ回転を伝達する第２駆動歯車とを有し、前記被駆動歯車と前記第１駆動歯車と前記第２駆動歯車を同軸で軸方向に並べて一体化させ、前記低速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記高速用歯車群を空回りさせ、前記高速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記低速用歯車群を空回りさせたものであり、伝達と被伝達の関係にある歯車を駆動軸を挟んでほぼ反対側にバランスよく配置できるので、歯車機構のデッドスペースの利用が容易となり、伝達歯車を挟んでモータと各歯車をほぼ反対側に配置することで、モータをデッドスペースに配置することができるようになり、歯車が集積されコンパクトになり、軸方向寸法の短小化が図れ、省部品化が図れ、機構の小型化が図れる。また、従来のようにモータが突出することがなく、省スペースが図れる。
【００６１】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステッピングモータへ電力を入力するためのモータ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記製氷皿の所定位置を検出する検出スイッチの検出信号を出力するスイッチ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記ステッピングモータと前記スイッチと歯車機構を収納する外郭ケースには、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が嵌合する孔を設け、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が前記外郭ケースの内部から外部へ露出するようにしたので、電力線と、信号線の引き回しが不要となり低コスト化が図れる。
【００６２】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫であり、ステッピングモータの突出がなく軸方向の全長が短くなり
、自動製氷機の設置スペースを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による歯車機構の実施の形態を示す斜視図
【図２】 同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図
【図３】 同実施の形態の低速出力歯車の非噛み合い状態を示す斜視図
【図４】 同実施の形態の低速出力歯車の噛み合い開始状態を示す斜視図
【図５】 同実施の形態の高速出力歯車の噛み合い開始状態を示す斜視図
【図６】 同実施の形態の高速出力歯車の非噛み合い状態を示す斜視図
【図７】 本発明による歯車機構を備えた自動製氷機の製氷皿駆動装置の実施の形態を示す斜視図
【図８】 同実施の形態を別の方向から観た状態を示す斜視図
【図９】 同実施の形態の各構成部品を示す分解斜視図
【図１０】 同実施の形態の検氷軸の待機状態を示す斜視図
【図１１】 同実施の形態の検氷軸の動作状態を示す斜視図
【図１２】 同実施の形態のスイッチの待機状態を示す斜視図
【図１３】 同実施の形態のスイッチの動作状態を示す斜視図
【図１４】 本発明による自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図
【図１５】 従来の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫を示す要部縦断面図
【符号の説明】
３ 製氷皿
１１ モータ（ステッピングモータ）
１１ｃ モータ端子接続部
１２ 歯車機構
１２ａ 共通歯車群
１３ ピニオン歯車
１４ 伝達歯車
１４ａ 軸穴
１６ ３段歯車
１６ａ 大歯車（被駆動歯車）
１６ｂ 中歯車（第２駆動歯車）
１６ｃ 小歯車（第１駆動歯車）
１８ 低速出力歯車
２０ 高速出力歯車
２１ 製氷皿駆動軸
２３ スイッチ
２３ｄ スイッチ端子接続部
２５ｄ 電力線接続孔
２５ｅ 信号線接続孔
２７ 製氷皿駆動装置
Claims (3)
- ステッピングモータの軸にピニオン歯車を設け、前記モータの軸の回転を製氷皿を回動させる駆動軸へ伝達する前記減速歯車群の最終段に前記駆動軸と同軸で前記駆動軸と一体化した出力歯車を設け、前記減速歯車群を、低速用歯車群と高速用歯車群と前記モータの回転を減速して前記低速用歯車群と前記高速用歯車群へ共通の回転を伝達する共通歯車群の３つの歯車群で構成し、前記共通歯車群の回転伝達経路内に、中央を貫通する軸穴を前記駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と同軸で且つ前記駆動軸とは異なる速度で回転する伝達歯車を設け、前記共通歯車群は、前記伝達歯車からの回転を受ける被駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記低速用歯車群へ回転を伝達する第１駆動歯車と、前記被駆動歯車の回転に同期して回転し前記高速用歯車群へ回転を伝達する第２駆動歯車とを有し、前記被駆動歯車と前記第１駆動歯車と前記第２駆動歯車を同軸で軸方向に並べて一体化させ、前記低速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記高速用歯車群を空回りさせ、前記高速用歯車群が前記出力歯車へ回転伝達している間は前記低速用歯車群を空回りさせたことを特徴とする自動製氷機の製氷皿駆動装置。
- 前記ステッピングモータへ電力を入力するためのモータ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記製氷皿の所定位置を検出する検出スイッチの検出信号を出力するためのスイッチ端子接続部を前記ステッピングモータの回転軸と平行に配置し、前記ステッピングモータと前記スイッチと前記歯車機構を収納する外郭ケースには、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が嵌合する孔を設け、前記モータ端子接続部と前記スイッチ端子接続部が前記外郭ケースの内部から外部へ露出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置。
- 請求項１または請求項２に記載の自動製氷機の製氷皿駆動装置を備えた冷蔵庫。
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