JP4768572B2 - モータアクチュエータ - Google Patents

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Description

本発明は、エアコンや温風暖房器などの吹き出し口で駆動されるルーバなどを駆動するためのモータアクチュエータに関するものである。
エアコンや温風暖房器などの吹き出し口には、長手方向の複数箇所でルーバ支持体に支持された状態にルーバが配置され、かかるルーバについては、ステッピングモータおよび回転軸により回転駆動してその向きを切り換えるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−43024号公報
近年、エアコンなどではルーバの位置や姿勢をさらに複雑に制御して部屋全体に冷風や温風が均一に行き渡るようにようにすることが検討されている。このような構成を実現するには、例えば、アーム(第1の被駆動部材)の先端部でルーバ(第2の被駆動部材)を回転可能に支持し、この状態で第1の駆動装置でアームを移動させるとともに、アームに搭載した第2の駆動装置でルーバを駆動する構成が考えられる。
しかしながら、アーム自身に第2の駆動装置を搭載すると、アームが大型化してしまい、装置全体の小型化を図ることができないという問題点がある。また、アームが大型化すると、アームに十分な移動範囲を確保できないという問題点がある。また、アーム自身に第2の駆動装置を搭載すると、アームが重くなってしまい、第1の駆動装置に加わる負荷が大きくなる。その結果、第1の駆動装置に大型のモータを用いなけばならないという問題点がある。
このような問題点は、ルーバ装置に限らず、第1の被駆動部材に対して第2の被駆動部材を搭載したモータアクチュエータ全般に関わる問題点でもある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、第1の被駆動部材に対して第2の被駆動部材を搭載したモータアクチュエータにおいて、第1の被駆動部材にモータを搭載しなくても第1の被駆動部材上で第2の被駆動部材を駆動可能にすることにより、第1の被駆動部材の小型・軽量化を図ることができる構成を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るモータアクチュエータでは、支持体と、該支持体に搭載された第1のモータ、および該第1のモータにより第1の回転中心軸線周りに回転駆動される駆動用回転部材を備えた第1の駆動装置と、第1の被駆動部材と、前記駆動用回転部材と前記第1の被駆動部材とを回転自在に連結しており、前記第1の回転中心軸線から離間した位置で前記駆動用回転部材上に構成されている回転自在部と、前記第1の被駆動部材上に前記回転自在部から離間した第2の回転中心軸線周りに回転可能に配置された第2の被駆動部材と、前記第2の被駆動部材に前記第2回転中心軸線周りの回転動作を行わせるための第2のモータが前記支持体に搭載された第2の駆動装置とを有し、当該第2の駆動装置において、前記第2のモータの回転出力は、前記第1の回転中心軸線と同軸状に支持された歯車からなる第2の動力伝達用回転部材を経由した後、前記第1の被駆動部材に対して前記回転自在部と同軸状に支持された歯車からなる第1の動力伝達用回転部材を経由して前記第2の被駆動部材に伝達され、前記第1の被駆動部材に対しては、前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するリンク−カム機構が構成され、前記支持体には、前記第1の被駆動部材の前記回転自在部から離間した位置に形成された凸部と係合して前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するカム溝が前記第1の回転中心軸線から側方にずれた位置に形成され、前記駆動用回転部材、前記回転自在部、前記第1の被駆動部材の前記凸部、および前記カム溝が前記リンク−カム機構を構成していることを特徴とする。
また、本発明の別の形態に係るモータアクチュエータでは、支持体と、該支持体に搭載された第1のモータ、および該第1のモータにより第1の回転中心軸線周りに回転駆動される駆動用回転部材を備えた第1の駆動装置と、第1の被駆動部材と、前記駆動用回転部材と前記第1の被駆動部材とを回転自在に連結しており、前記第1の回転中心軸線から離間した位置で前記駆動用回転部材上に構成されている回転自在部と、前記第1の被駆動部材上に前記回転自在部から離間した第2の回転中心軸線周りに回転可能に配置された第2の被駆動部材と、前記第2の被駆動部材に前記第2の回転中心軸線周りの回転動作を行わせるための第2のモータが前記支持体に搭載された第2の駆動装置とを有し、当該第2の駆動装置において、前記第2のモータの回転出力は、前記第1の回転中心軸線と同軸状に支持されたローラからなる第2の動力伝達用回転部材を経由した後、前記第1の被駆動部材に対して前記回転自在部と同軸状に支持されたローラからなる第1の動力伝達用回転部材を経由して前記第2の被駆動部材に伝達され、前記第1の被駆動部材に対しては、前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するリンク−カム機構が構成され、前記支持体には、前記第1の被駆動部材の前記回転自在部から離間した位置に形成された凸部と係合して前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するカム溝が前記第1の回転中心軸線から側方にずれた位置に形成され、前記駆動用回転部材、前記回転自在部、前記第1の被駆動部材の前記凸部、および前記カム溝が前記リンク−カム機構を構成していることを特徴とする。
本発明によれば、第2のモータについては、第1の被駆動部材上に搭載しなくても、前記支持体あるいは前記駆動用回転部材に搭載した場合において第1の被駆動部材がいずれの位置に移動した状態であっても、第2のモータの回転出力を第2の被駆動部材に伝達でき、第2の被駆動部材を駆動することができる。それ故、第1の被駆動部材に第2のモータを搭載しなくてもよい分、第1の被駆動部材の小型・軽量化を図ることができる。
また、本発明によれば、回転自在部が、駆動用回転部材上にあって駆動用回転部材とともに移動するが、支持体上に搭載された第2のモータは、駆動用回転部材がいずれの回転位置にあっても、第2の動力伝達用回転部材を駆動でき、この第2の動力伝達用回転部材を介して第1の動力伝達用回転部材を駆動することができる。それ故、第2のモータを回転駆動部材上に搭載する必要がない。従って、駆動用回転部材の軽量化を図ることができるので、第1のモータとして小型のものを用いることができる。
さらに、本発明では、第1の被駆動部材に複雑な動きを行わせることができる。
本発明において、前記第2のモータは、前記駆動用回転部材に対して前記第1の被駆動部材とは反対側に位置している構成を採用することができる。
本発明において、前記カム溝は、前記支持体に対して互いに並列して2条形成され、当該2条のカム溝は、前記第1の被駆動部材の異なる位置から突出した2つの凸部の各々と係合していることが好ましい。このように構成すると、第1の駆動部材を確実に支持することができる。
本発明において、前記第2の駆動装置は、前記第2のモータから前記第2の被駆動部材への動力伝達機構に一方向クラッチを含んでいることが好ましい。このように構成すると、第2の被駆動部材を駆動して他の部材と干渉させることにより、その原点位置を設定する場合でも、第2の被駆動部材が他の部材と干渉する方向への伝達を遮断できる。それ故、第2の被駆動部材が他の部材と干渉する際に大きな衝撃音が発生しない。
本発明において、前記第2の駆動装置は、前記第2のモータから前記第2の被駆動部材への動力伝達機構にトルクリミッタを含んでいることが好ましい。このように構成すると、第2の被駆動部材が拘束されて移動できない場合には、第2のモータから前記第2の被駆動部材への動力伝達機構での動力の伝達を遮断できるので、動力伝達機構の損傷を防止することができる。
本発明に係るモータアクチュエータにおいて、第2の被駆動部材は、第1の駆動装置によって回転自在部を介して駆動される第1の被駆動部材上で第2の回転中心軸線を中心に第2の駆動装置で駆動されるが、第2のモータの回転出力は、回転自在部と同軸状に支持された歯車あるいはローラからなる第1の動力伝達用回転部材を経由して第2の被駆動部材に伝達される。このため、第2のモータについては、第1の被駆動部材上に搭載しなくても、前記支持体に搭載した場合において第1の被駆動部材がいずれの位置に移動した状態であっても、第2のモータの回転出力を第2の被駆動部材に伝達でき、第2の被駆動部材を駆動することができる。それ故、第1の被駆動部材に第2のモータを搭載しなくてもよい分、第1の被駆動部材の小型・軽量化を図ることができる。
また、本発明に係るモータアクチュエータにおいて支持体上に搭載された第2のモータは、駆動用回転部材がいずれの回転位置にあっても、第2の動力伝達用回転部材を駆動でき、この第2の動力伝達用回転部材を介して第1の動力伝達用回転部材を駆動することができる。それ故、第2のモータを回転駆動部材上に搭載する必要がない。従って、駆動用回転部材の軽量化を図ることができるので、第1のモータとして小型のものを用いることができる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータアクチュエータをルーバ装置に搭載した例を説明する。
[実施の形態1]
(全体構成)
図1(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係るルーバ装置の斜視図および平面図である。図1(a)、(b)において、本形態のルーバ装置1は、所定の幅寸法をもって延びた板状のルーバ2と、このルーバ2の長手方向の複数箇所でルーバ2を支持する複数のアーム21、23とを有している。複数のアーム212、3は、風の通路を遮らないようにルーバ2の長手方向と直交する板状であり、各々の先端部は、ルーバ2の下面に形成された連結板31、33を支軸41、43を介して回転可能に支持している。
(モータアクチュエータの構成)
図2は、本発明を適用したルーバ装置の一方側端部に位置するアーム周辺を抜き出して示す平面図である。図3(a)、(b)は、本発明を適用したルーバ装置の一方側端部に位置するアームに対して構成されたモータアクチュエータを図1(b)の矢印A1で示す方からみたときの説明図、およびを図1(b)の矢印A2で示す方からみたときの説明図である。図4は、本発明を適用したルーバ装置に用いたモータアクチュエータにおいて第1の駆動装置のリンク−カム機構の構成などを示す説明図である。
図2において、本形態のルーバ装置1の一方側端部では、ケース部材51、52からなるケースと、ケースの内部に配置された地板53とによって支持体5が構成され、この支持体5には、以下に説明するモータアクチュエータ10が搭載されている。
まず、ケース部材51の外側には、第1の駆動装置60の第1のモータ61(ステッピングモータ)が出力軸をケース内に向けて固定されているとともに、第1のモータ61に隣接する位置には、第2の駆動装置70の第2のモータ71(ステッピングモータ)が出力軸をケース内に向けて固定されている。
図3(a)、(b)および図4(a)に示すように、第1の駆動装置60は、第1のモータ61と、第1のモータ61の出力軸に連結されたピニオンを含めて4枚の歯車を備えた輪列63からなる減速機構と、この輪列63の最終に位置する歯車に噛み合う大径歯車65(駆動用回転部材)とを有している。ここで、輪列63を構成する複数の歯車のうち、歯車633は、支軸3に固着されている。
大径歯車65においてその回転中心軸650(第1の回転中心軸)から離れた位置には、回転自在部81が構成され、この回転自在部81を介して、アーム21(第1の被駆動部材)の基端側が大径歯車65に連結されている。回転自在部81は、軸部および軸孔とから構成されており、回転自在部81において、アーム21と大径歯車65とは回転自在である。
本形態では、ケース部材52には、大径歯車65の回転中心軸650から側方にずれた位置を中心とする略円弧状のカム溝521が形成されており、このカム溝521には、アーム21の基端部から突出した軸部211(凸部)が嵌っている。このため、カム溝521、大径歯車65、およびアーム21の軸部211は、図4を参照して説明するリンク−カム機構11を構成している。
図3(a)、(b)において、アーム21は、それに沿った形状のカバー210内に配置されており、このカバー210は、アーム21と一体に後述する動きを行う。
本形態において、第2の駆動装置70は、第2のモータ71と、第2のモータ71の出力軸に連結されたピニオンを含めて11枚の歯車を備えた輪列73からなる減速機構とを有している。この輪列73の最終に位置する歯車は、回転自在部81から離間した位置でルーバ2に連結された支軸41に固着されており、支軸41は、ルーバ2の回転中心軸82(第2の回転中心軸)として機能する。
このように構成した第2の駆動装置70において、第2のモータ70は、ケース部材51(支持体5)に搭載されている。また、輪列73を構成する複数の歯車のうち、歯車731(第1の動力伝達用回転部材)は、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81に用いた軸部に対して回転自在に支持され、歯車731は回転自在部81に対して同軸状に配置されている。
さらに、輪列73を構成する複数の歯車のうち、歯車731よりも前段に位置する歯車732(第2の動力伝達用回転部材)は、大径歯車65の回転中心軸650に対して回転自在に支持され、歯車732は、大径歯車65の回転中心軸650と同軸状に配置されている。輪列73を構成する他の歯車は、アーム21に搭載されている。
ここで、第2のモータ71は、大径歯車65に対してアーム21とは反対側に位置し、かつ、輪列73は、その途中から大径歯車65に対して第2のモータ71とは反対側に位置している。
(他のアーム周辺の構成)
図4は、本発明を適用したルーバ装置の他方側端部に配置されたアームを図1(b)の矢印D2で示す方向からみたときの説明図である。
図5に示すように、ルーバ装置1の他方側端部に配置されたアーム23には、モータアクチュエータは構成されていないが、アーム21に追従して、アーム23を移動させる機構が構成されている。すなわち、アーム23に対しては、ベース板251および地板252が構成されており、大径歯車265においてその回転中心から離れた位置には、回転自在部281が構成され、この回転自在部281を介して、アーム23の基端側が大径歯車265に連結されている。ここで、回転自在部281は、軸部および軸孔とから構成されており、回転自在部281において、アーム23と大径歯車265とは回転自在である。また、ベース板251には、大径歯車265の回転中心から側方にずれた位置を中心とする略円弧状のカム溝255が形成されており、このカム溝255には、アーム23の基端部から突出した軸部231(凸部)が嵌っている。このため、カム溝255、大径歯車265、およびアーム23の軸部231は、図4を参照して説明した第1の駆動装置60のリンク−カム機構11と同様なリンク−カム機構112を構成している。なお、ルーバ装置1の他方側端部に配置されたアーム23には、第2の駆動装置が構成されていないが、ルーバ装置1の一方側端部で第2の駆動装置70によりルーバ2が駆動された際、アーム23の先端部でも支軸43周りにルーバ2が回転する。
(動作)
図4において、本形態のルーバ装置1では、第1の駆動装置60の第1のモータ61が回転すると、大径歯車65が回転する。ここで、大径歯車65は、カム溝521、およびアーム21の軸部211とともに、回転自在部81を関節とするリンク−カム機構11を構成しており、大径歯車65の回転中心軸650と回転自在部81との距離が常に一定であり、かつ、カム溝521内に位置するアーム21の軸部211とアーム21の先端部に構成された回転中心軸82の位置との距離も常に一定である。このため、大径歯車65が回転して、回転自在部81の位置が変化すると、カム溝521内のアーム21の軸部211の位置、およびアーム21の先端部に構成された回転中心軸82の位置も変化する。従って、アーム21の先端部に支持されたルーバ2の位置が変化することになる。
このようにして、アーム21の姿勢を変化させてルーバ2の位置を変化させながら、第2のモータ61を動作させると、第2のモータ71の回転出力は、大径歯車65の回転中心軸650に対して同軸状に配置された歯車732を経由して伝達された後、回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由して、アーム2の先端部に伝達される。従って、ルーバ2は、回転中心軸82(支軸41)周りに自転することになる。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態において、ルーバ2は、第1の駆動装置60で回転自在部81を中心に回転駆動されるアーム21上で回転中心軸82(支軸41)を中心に第2の駆動装置70で駆動されるが、第2のモータ71の回転出力は、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由してアーム21の先端部に伝達される。従って、第2のモータ71については、アーム21に搭載しなくても、アーム21がいずれの位置に移動した状態および移動中でもルーバ2を駆動することができる。それ故、アーム21に第2のモータ71を搭載しなくてもよい分、アーム21の小型・軽量化を図ることができる。
また、本形態では、回転自在部81が大径歯車65上にあるため、アーム21が第1の駆動装置60によって駆動される際、回転自在部81も大径歯車65とともに移動する。また、第2のモータ71は支持体5に搭載されている。このような構成でも、本形態では、第2のモータ71の回転出力は、大径歯車65の回転中心軸650に対して同軸状に配置された歯車732を経由して伝達された後、回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由してアーム21の先端部に伝達される。従って、第2のモータ71を支持体5に搭載した場合でも、大径歯車65およびアーム21が移動中であっても、ルーバ2を駆動することができる。それ故、大径歯車65に第2のモータ71を搭載しなくてもよい分、大径歯車65についても軽量化を図ることができるので、第1の駆動装置60に用いた第1のモータ61として小型のものを用いることができる。
また、本形態において、第1の駆動装置60では、カム溝521、大径歯車65、およびアーム21の軸部211は、回転自在部81を関節とするリンク−カム機構11を構成しているため、第1のモータ61による駆動だけで、アーム21に複雑な動作を行わせることができる。
なお、本形態において、歯車731は、大径歯車65に支持されていたが、アーム21側に支持されている構成を採用してもよい。
[実施の形態2]
(全体構成)
図6(a)、(b)は、本発明の実施の形態2に係るルーバ装置を一方側端部からみた側面図、およびルーバ装置の一方側端部をルーバ側からみた正面図である。図7(a)、(b)は各々、図6(b)のD−D断面図、および図7(a)のd−d断面図である。図8(a)、(b)は各々、図6(b)のE−E断面図、および図8(a)のU−V−W−X−Z−a−b断面図である。図9(a)、(b)は各々、図6(b)のB−B断面図、および図9(a)のN−P−Q−R−S−T断面図である。図10(a)、(b)は各々、図6(b)のA−A断面図、および図10(a)のF−G−H−J−K−L断面図である。なお、本形態のルーバ装置の全体構成などは、実施の形態1と略同様であるため、モータアクチュエータの構成を中心に説明する。また、以下の説明において、実施の形態1と共通する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。
図6(a)、(b)において、本形態のルーバ装置1の一方側端部では、4つのケース部材55、56、57、58からなるケースと、ケース部材57、58の間に配置された地板59とによって支持体5が構成され、この支持体5には、以下に説明するモータアクチュエータ10が搭載されている。
まず、図7(a)、(b)に示すように、ケース部材55には、第1の駆動装置60の第1のモータ61(ステッピングモータ)が出力軸をケース内に向けて固定されているとともに、第1のモータ61に隣接する位置には、第2の駆動装置70の第2のモータ71(ステッピングモータ)が出力軸をケース内に向けて固定されている。
図8(a)、(b)に示すように、ケース部材56とケース部材57との間には、第1のモータ61の出力軸に連結されたピニオンから回転出力が伝達される4枚の歯車が配置されているとともに、図9(a)、(b)に示すように、ケース部材57とケース部材58との間に向けてケース部材57を貫通してきた歯車634には、計4枚の歯車が順に配置され、第1の駆動装置60の輪列63(減速機構)が構成されている。輪列63において、最終に位置する歯車には大径歯車65(駆動用回転部材)が噛合している。ここで、輪列63を構成する複数の歯車のうち、歯車633は支軸3に固定されている。
大径歯車65は、その回転中心軸650から一方側に向けて開口部651を備えた矩形枠状の連結部652が延びており、連結部652の先端側では垂直板部653が起立している。また、垂直板部653の上端部分からは開口部651を部分的に覆う水平板部654が形成されている。
連結部652の先端側は回転自在部81を構成しており、図10(a)に示すように、回転自在部81を介して、アーム21(第1の被駆動部材)の基端側が大径歯車65に連結されている。すなわち、回転自在部81では、垂直板部653の外周面が半円弧状になっている一方、アーム21の基端側には、垂直板部653が内側に挿入された円形凹部を備えた連結部215が形成されており、回転自在部81において、垂直板部653の外周面とアーム21の円形凹部の内周面とが摺動することにより、アーム21の連結部215と大径歯車65の連結部652とは回転自在に連結されている。
本形態では、図6(b)に示すケース部材58の内面には、実施の形態1と同様、大径歯車65の回転中心軸650から側方にずれた位置を中心とする略円弧状のカム溝(図示せず)が2条、形成されており、これらのカム溝には、アーム21の基端部から突出した2本の軸部211(凸部)が各々、嵌っている。このため、カム溝、大径歯車65、およびアーム21の軸部211、および回転自在部81は、図4を参照して説明したリンク−カム機構11を構成している。
図10(a)、(b)において、アーム21は、2枚のカバー部材216、217を貼り合せることにより構成されており、その内側には、第2の駆動装置70の輪列73の後段側を構成する計6枚の歯車が配置されている。また、図8(a)、(b)に示すように、ケース部材56とケース部材57との間には、第2のモータ71に連結されたピニオンから回転出力が伝達される計4枚の歯車が配置されており、これらの歯車も輪列73に含まれている。ここで、ケース部材56とケース部材57との間に配置された4枚の歯車のうち、最終段の歯車733は、ケース部材57を貫通する2段の歯車732の下端側に形成されており、この2段の歯車732は、図9(a)、(b)に示すように、ケース部材57とケース部材58との間にも歯車734を備えている。
歯車734は、大径歯車65の上面部656と底板部657との間に回転可能に支持された歯車735と噛み合い、この歯車735は、大径歯車65の底板部657と水平板部654との間に保持された支軸に回転可能に支持された歯車731に噛み合い、この歯車731は、アーム21の内側に配置された歯車のうち、最も初段の歯車に噛合している。
ここで、輪列73の最終に位置する歯車は、回転自在部81から離間した位置でルーバに連結された支軸71に固着されており、支軸41は、ルーバ2の回転中心軸82(第2の回転中心軸)として機能する。
このように構成した輪列73において、歯車731(第1の動力伝達用回転部材)を支持する支軸738は、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81の中心に位置しており、歯車731は回転自在部81に対して同軸状に配置されている。
さらに、輪列73を構成する複数の歯車のうち、2段の歯車732(第2の動力伝達用回転部材)は、大径歯車65の回転中心軸650に対して回転自在に支持され、歯車732は、大径歯車65の回転中心軸650と同軸状に配置されている。
このように構成したモータアクチュエータを備えたルーバ装置1では、第1の駆動装置60の第1のモータ61が回転すると、大径歯車65が回転する。ここで、大径歯車65は、図4を参照して説明したように、カム溝521、軸部211、および回転自在部81とともにリンク−カム機構11を構成しており、大径歯車65の回転中心軸650と回転自在部81との距離が常に一定である。また、カム溝521内に位置するアーム21の軸部211とアーム21の先端部に構成された回転中心軸82の位置との距離も常に一定である。このため、大径歯車65が回転して、回転自在部81の位置が変化すると、カム溝521内のアーム21の軸部211の位置、およびアーム21の先端部に構成された回転中心軸82の位置が変化する。従って、アーム21の先端部に支持されたルーバ2の位置が変化する。
このようにして、アーム21の姿勢を変化させてルーバ2の位置を変化させながら、第2のモータ61を動作させると、第2のモータ71の回転出力は、大径歯車65の回転中心軸650に対して同軸状に配置された歯車732を経由して伝達された後、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由して、アーム2の先端部に伝達される。従って、ルーバ2は、回転中心軸82(支軸41)周りに自転することになる。
このように本形態においても、実施の形態1と同様、ルーバ2は、アーム21上で回転中心軸82(支軸41)を中心に第2の駆動装置70で駆動されるが、第2のモータ71の回転出力は、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由してアーム21の先端部に伝達される。従って、第2のモータ71については、アーム21に搭載しなくても、アーム21がいずれの位置に移動した状態および移動中でもルーバ2を駆動することができる。それ故、アーム21に第2のモータ71を搭載しなくてもよい分、アーム21の小型・軽量化を図ることができる。
また、回転自在部81が大径歯車65上にあるため、アーム21が第1の駆動装置60によって駆動される際、回転自在部81も大径歯車65とともに移動する。また、第2のモータ71は支持体5に搭載されている。このような構成でも、本形態では、第2のモータ71の回転出力は、大径歯車65の回転中心軸650に対して同軸状に配置された歯車732を経由して伝達された後、回転自在部81に対して同軸状に配置された歯車731を経由してアーム21の先端部に伝達される。従って、第2のモータ71を支持体5に搭載した場合でも、大径歯車65およびアーム21が移動中であっても、ルーバ2を駆動することができる。それ故、大径歯車65に第2のモータ71を搭載しなくてもよい分、大径歯車65についても軽量化を図ることができるので、第1の駆動装置60に用いた第1のモータ61として小型のものを用いることができる。
また、本形態において、第1の駆動装置60では、カム溝521、大径歯車65、およびアーム21の軸部211は、回転自在部81を関節とするリンク−カム機構11を構成しているため、第1のモータ61による駆動だけで、アーム21に複雑な動作を行わせることができる。
なお、本形態において、歯車731は、大径歯車65に支持されていたが、アーム21側に支持されている構成を採用してもよい。
[実施の形態2への付加機構]
(原点位置検出対策)
図11は、本発明の実施の形態2に係るルーバ装置に付加した一方向クラッチ機構、トルクリミッタおよびブレーキ機構の説明図である。
本形態では、第2のモータ71としてステッピングモータを用いているため、ルーバ装置1の運転開始時には、第2のモータ71に対して、所定のステップ数だけ動作させて原点位置を設定する必要がある。本形態では、ルーバ2を下方に回転させて、ルーバ2がアーム21の下端部あるいは支持体5の下端部に当接してその動きが規制されたタイミングを原点位置とする。但し、このような動作を行うと、第2のモータ71に対して、所定のステップ数分の動作が完了するまで、ルーバ2がアーム2の下端部あるいは支持体5の下端部への衝突を繰り返すので、大きな音が発生する。
そこで、本形態では、図8(a)、(b)に示す第2の駆動装置70の輪列73のうち、第2のモータ71の出力軸に固着されたピニオンと噛み合う歯車を、一方向クラッチを内蔵した複合歯車91として構成してある。より具体的には、図11(a)に示すように、複合歯車91は、第1の歯車91aと第2の歯車91gとを備えており、下側においてピニオンと噛み合う第1の歯車91aは、歯部が形成された円盤部91bの上面に対して、支軸が嵌る小径の円筒部91cが形成されているとともに、この円筒部91cの外側にはスリット91dを備えた大径の円筒部91eが同軸状に形成されている。これに対して、上側の第2の歯車91gは、歯部を備えた円盤部91hの下面に、第1の歯車91aの小径の円筒部91cが嵌る円筒部91iが形成されており、この円筒部91iにはコイルバネ91xが装着されている。従って、第2の歯車91gの円筒部91iをコイルバネ91xとともに、第1の歯車91aの円筒部91c、91eの間に挿入する際、コイルバネ91xの一端91yをスリット91d内に挿入しておけば、一方向クラッチが構成される。
すなわち、第1の歯車91aがコイルバネ91xを締める方向に回転した場合、第1の歯車91aの回転は第2の歯車91gに伝達される。また、第1の歯車91aがコイルバネ91xを緩める方向に回転したときでも、第2の歯車91gに大きなトルクが加わっていない場合には、第1の歯車91aの回転は第2の歯車91gに伝達されるが、第2の歯車91gに大きなトルクが加わっている場合に第1の歯車91aがコイルバネ91xを緩める方向に回転したときには、第1の歯車91aは空回りする。
それ故、原点位置を検出する際、ルーバ2がアーム21の下端部あるいは支持体5の下端部に当接して第2の歯車91gに大きなトルクが印加された場合には、第1の歯車91aは空回りし、第1の歯車91aの回転が第2の歯車91gに伝達されないので、原点位置を検出する際、ルーバ2がアーム21の下端部あるいは支持体5の下端部に当接しても大きな音が発生しない。
(風圧に起因する振動対策)
本形態では、第2の駆動装置70には、複数の歯車によって輪列73が構成されており、各歯車間にバックラッシュが存在する。従って、エアコンから風を吹き出した際、ルーバ2が振動し、異音が発生するおそれがある。そこで、本形態では、図10(a)、(b)に示す第2の駆動装置70の輪列73の最終段で支軸41に固定される歯車92には、図11(b)に示す第1のブレーキ機構が構成されている。すなわち、歯車92は、外側の円筒部92aの外周面に歯部が形成されている一方、円筒部92aの内側には、円筒部92aより小径の円筒部92bが形成されている。内側の円筒部92bには、軸線方向に延びた複数のスリット92aが形成されており、円筒部92bは複数枚に分割されている。ここで、円筒部92bは、カバー部材216に形成された筒部218に被さるように嵌って歯車92を回転可能とする。その際、円筒部92bの周りにコイルバネ92eを装着しておく。
従って、歯車92が筒部218に支持された状態で回転する際、筒部218の外周面と円筒部92bの内周面との間に大きな摩擦力が発生するため、歯車92にはブレーキがかかった状態にある。それ故、エアコンから風を吹き出した際、ルーバ2が風圧を受けても支軸41および歯車92が振動しないので、異音が発生しない。
(輪列73の損傷対策)
本形態において、図8(a)、(b)および図10(a)、(b)に示す第2の駆動装置70の輪列73に用いられている歯車は樹脂製である。従って、エアコンの利用者がルーバ2に触れてルーバ2を介して輪列73に過大な力が加わったときに輪列73を構成する歯車が損傷するおそれがある。そこで、輪列73には図11(c)を参照して説明するトルクリミッタが構成されている。
すなわち、図10(a)、(b)において、輪列73の最終段の歯車92に対して一つ手前の歯車93には、ローラピン93aを利用したトルクリミッタが構成されている。このようなトルクリミッタを構成するにあたって、本形態では、図11(c)に示すように、まず、歯車93は、第1の歯車93bと第2の歯車93hとを備えている。第1の歯車93bには、最終段の歯車92と噛み合う歯部を備えた円盤部93cと、円盤部93cから下方に延びた円筒部93dが形成されており、円筒部93dにはローラピン93aが保持される複数の溝93eが等角度間隔に形成されている。これに対して、第2の歯車93gは、歯部が形成された円盤部93hと、円盤部93hから上方に突出する円筒部93iとを備えており、円筒部93iの外周面には、ローラピン93aが部分的に嵌る複数の溝93jが等角度間隔に形成されている。
ここで、溝93eの数とローラピン93aの数は等しいのに対して、溝93jの数は、溝93eおよびローラピン93aの数の2倍である。例えば、溝93eおよびローラピン93aの数は3であるのに対して、溝93jの数は12である。そこで、溝93jの3つおきにローラピン93aを挿入するとともに、ローラピン93aを溝93eの各々に装着した状態で、円筒部93dを円筒部93iに被さるように嵌める。その際、円筒部93dの周りにはコイルバネ93mを装着する。その結果、ローラピン93aにおいて、溝93eから外側にはみ出した部分をコイルバネ93mが押圧し、ローラピン93aは、溝93eに保持された状態で溝93jに付勢される。
従って、歯車93では、第1の歯車93bに大きなトルクが加わっていないときには、第2の歯車93gの回転がローラピン93bを介して伝達される。これに対して、フラップ2が利用者に保持されて、その力が支軸41、歯車92を介して第1の歯車93bに加わり、第1の歯車93bに大きなトルクが加わっているときには、第2の歯車93gが回転しても、ローラピン93bは、コイルバネ93mの付勢力に抗して、それまで保持されていた溝93jから隣接する溝93jに移るだけで、第1の歯車93bには第2の歯車93gの回転が伝達されない。それ故、フラップ2に加わっている力は、歯車93によって吸収されるので、輪列73を構成する歯車に過大な力が加わらず、輪列73に樹脂製の歯車を用いても歯車が損傷することがない。
(アーム21およびフラップ2の自重対策)
本形態において、図4(a)、(b)を参照して説明したように、円弧状のカム溝521、大径歯車65、およびアーム21の軸部211によってリンク−カム機構11を構成しており、アーム21およびフラップ2の移動は、カム溝521によって規制される。このような構成を採用した場合、軸部211がカム溝521に沿って上昇する際には、フラップ2およびアーム21の自重に抗する方向の動きであるため、アーム21は、第1のモータ60の回転出力に応じて変位するが、軸部211がカム溝521に沿って下降しようとした際、フラップ2およびアーム21の自重によって、アーム21は、第1のモータ60の回転よりも先にフラップ2およびアーム21が変位することがある。
そこで、本形態では、図9(a)、(b)に示す第1の駆動装置60の輪列63には第2のブレーキ機構が付与されている。具体的には、支軸3に固定された歯車633とケース部材58との間には、図11(d)を参照して説明するブレーキ機構94が構成されている。このようなブレーキ機構94を構成するにあたって、ケース部材58において、歯車633の円筒部633aが挿入される部分は、円筒部94aになっており、この円筒部94aには、軸線方向に延びる複数のスリット94bが等角度間隔に形成されている。また、円筒部94aの周りにはコイルバネ94cが装着されている。
このため、歯車633が円筒部94aに挿入された状態で回転する際、歯車633の円筒部633aの外周面とケース部材58の円筒部94aとの間に大きな摩擦力が発生する。それ故、本形態のように、円弧状のカム溝521を利用したリンク−カム機構11によってアーム21およびフラップ2の移動軌跡を規定した場合において、軸部211がカム溝521に沿って下降しようとした際でも、フラップ2およびアーム21の自重によって、アーム21が第1のモータ60の回転よりも先行して動くことがなく、第1のモータ60の回転より、フラップ2およびアーム21の移動を制御することができる。
[その他の実施の形態]
上記実施の形態1では、リンク−カム機構11を構成するにあたって、1条のカム溝521を用いたが、実施の形態2のように、支持体5に対して、2条のカム溝を並列して形成し、アーム21から突出した軸部を2条のカム溝の各々に係合させてもよい。このように構成すると、アーム21を確実に支持することができる。
また、上記形態では、第2の駆動装置70では、動力の伝達に輪列73を構成したが、タイミングベルト機構を採用してもよい。このような場合、第2の駆動装置70には、アーム21と大径歯車65とを回転自在に連結する回転自在部81に用いた軸部に対して同軸状にローラ(第1の動力伝達用回転部材)を設け、大径歯車65の回転中心軸650に対して同軸状にローラ(第2の動力伝達用回転部材)を設ければよい。
(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係るルーバ装置の斜視図および平面図である。 図1に示すルーバ装置の一方側端部に位置するアーム周辺を抜き出して示す平面図である。 (a)、(b)は、図1に示すルーバ装置の一方側端部に位置するアームに対して構成されたモータアクチュエータを図1(b)の矢印A1で示す方からみたときの説明図、およびを図1(b)の矢印A2で示す方からみたときの説明図である。 図1に示すルーバ装置に用いたモータアクチュエータにおいて第1の駆動装置のリンク−カム機構の構成を示す説明図である。 図1に示すルーバ装置の他方側端部に配置されたアームを図1(b)の矢印D2で示す方向からみたときの説明図である。 (a)、(b)は、本発明の実施の形態2に係るルーバ装置を一方側端部からみた側面図、およびルーバ装置の一方側端部をルーバ側からみた正面図である。 (a)、(b)は各々、D−D断面図、およびd−d断面図である。 (a)、(b)は各々、E−E断面図、およびU−V−W−X−Z−a−b断面図である。 (a)、(b)は各々、B−B断面図、およびN−P−Q−R−S−T断面図である。 (a)、(b)は各々、A−A断面図、およびF−G−H−J−K−L断面図である。 本発明の実施の形態2に係るルーバ装置に付加した一方向クラッチ機構、トルクリミッタおよびブレーキ機構の説明図である。
符号の説明
1 ルーバ装置
2 ルーバ(第2の被駆動部材)
10 モータアクチュエータ
11 リンク−カム機構
21 アーム(第1の被駆動部材)
60 第1の駆動装置
70 第2の駆動装置
71 第2のモータ
81 回転自在部
82 第2の回転中心軸
650 第1の回転中心軸
731 歯車(第1の動力伝達用回転部材)
732 歯車(第2の動力伝達用回転部材)

Claims (6)

  1. 支持体と、
    該支持体に搭載された第1のモータ、および該第1のモータにより第1の回転中心軸線周りに回転駆動される駆動用回転部材を備えた第1の駆動装置と、
    第1の被駆動部材と、
    前記駆動用回転部材と前記第1の被駆動部材とを回転自在に連結しており、前記第1の回転中心軸線から離間した位置で前記駆動用回転部材上に構成されている回転自在部と、
    前記第1の被駆動部材上に前記回転自在部から離間した第2の回転中心軸線周りに回転可能に配置された第2の被駆動部材と、
    前記第2の被駆動部材に前記第2回転中心軸線周りの回転動作を行わせるための第2のモータが前記支持体に搭載された第2の駆動装置とを有し、
    当該第2の駆動装置において、前記第2のモータの回転出力は、前記第1の回転中心軸線と同軸状に支持された歯車からなる第2の動力伝達用回転部材を経由した後、前記第1の被駆動部材に対して前記回転自在部と同軸状に支持された歯車からなる第1の動力伝達用回転部材を経由して前記第2の被駆動部材に伝達され
    前記第1の被駆動部材に対しては、前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するリンク−カム機構が構成され、
    前記支持体には、前記第1の被駆動部材の前記回転自在部から離間した位置に形成された凸部と係合して前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するカム溝が前記第1の回転中心軸線から側方にずれた位置に形成され、
    前記駆動用回転部材、前記回転自在部、前記第1の被駆動部材の前記凸部、および前記カム溝が前記リンク−カム機構を構成していることを特徴とするモータアクチュエータ。
  2. 支持体と、
    該支持体に搭載された第1のモータ、および該第1のモータにより第1の回転中心軸線周りに回転駆動される駆動用回転部材を備えた第1の駆動装置と、
    第1の被駆動部材と、
    前記駆動用回転部材と前記第1の被駆動部材とを回転自在に連結しており、前記第1の回転中心軸線から離間した位置で前記駆動用回転部材上に構成されている回転自在部と、
    前記第1の被駆動部材上に前記回転自在部から離間した第2の回転中心軸線周りに回転可能に配置された第2の被駆動部材と、
    前記第2の被駆動部材に前記第2の回転中心軸線周りの回転動作を行わせるための第2のモータが前記支持体に搭載された第2の駆動装置とを有し、
    当該第2の駆動装置において、前記第2のモータの回転出力は、前記第1の回転中心軸線と同軸状に支持されたローラからなる第2の動力伝達用回転部材を経由した後、前記第1の被駆動部材に対して前記回転自在部と同軸状に支持されたローラからなる第1の動力伝達用回転部材を経由して前記第2の被駆動部材に伝達され、
    前記第1の被駆動部材に対しては、前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するリンク−カム機構が構成され、
    前記支持体には、前記第1の被駆動部材の前記回転自在部から離間した位置に形成された凸部と係合して前記駆動用回転部材が回転した時の前記第1の被駆動部材の移動軌跡を規定するカム溝が前記第1の回転中心軸線から側方にずれた位置に形成され、
    前記駆動用回転部材、前記回転自在部、前記第1の被駆動部材の前記凸部、および前記カム溝が前記リンク−カム機構を構成していることを特徴とするモータアクチュエータ。
  3. 請求項1または2において、
    前記第2のモータは、前記駆動用回転部材に対して前記第1の被駆動部材とは反対側に位置していることを特徴とするモータアクチュエータ。
  4. 請求項1または2において、
    前記カム溝は、前記支持体に対して互いに並列して2条形成され、
    当該2条のカム溝は、前記第1の被駆動部材の異なる位置から突出した2つの凸部の各々と係合していることを特徴とするモータアクチェエータ。
  5. 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    前記第2の駆動装置は、前記第2のモータから前記第2の被駆動部材への動力伝達機構に一方向クラッチを含んでいることを特徴とするモータアクチェエータ。
  6. 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
    前記第2の駆動装置は、前記第2のモータから前記第2の被駆動部材への動力伝達機構にトルクリミッタを含んでいることを特徴とするモータアクチェエータ。
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