JP6774206B2 - 冷蔵庫用扉開閉機構 - Google Patents
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Description
このような機構を用いることで、スイッチング素子などの電気的な接続を用いることなく、機械的に動力伝達状態を遷移させることができる。
一方、上述した本願発明に係る動力伝達機構によれば、センターギアの回転に連動して一対の遊動ギアが動くので、モータの動力で一対の遊動ギアを動かすことができ、動力伝達状態と動力非伝達状態とを切り替えるための専用のアクチュエータを不要にすることができる。
モータの動力でセンターギアが回転すると、各遊動ギアには、センターギアとの噛み合っている部分を介して、接線方向の力が加わる。この接線方向の力により、一対の遊動ギアには、センターギアを中心に旋回しようとするトルクが生じ、これにより、一対の遊動ギアはセンターギアの回転軸と垂直な平面に沿って動くようになる。
これならば、回転負荷部材が、各遊動ギアを回転しにくくするので、センターギアの回転により一対の遊動ギアに生じる前記トルクが増大し、一対の遊動ギアを前記平面に沿って動かしやすくすることができる。
このような構成であれば、ラチェット機構を利用しているので、閉塞位置にある扉を開方向に移動させる場合には補助力を発生させるようにしつつ、扉を閉方向に移動させる場合には動力変換機構によって扉の移動が妨げられないようにすることができる。
このようなものであれば、モータの動力がヒンジに伝達されるまえに補助力を発生させる構成として上述のラチェット機構を利用することができ、構成を複雑にすることなく動力非伝達状態において着磁を外すことができる。
そこで、前記補助機構が、前記押圧部が前記ラチェットを押圧することで移動した前記スライド部材を引き戻す引戻部材を有し、前記ラチェットが、前記引戻部材によって前記スライド部材が引き戻される際に、前記当接部により押圧される被押圧面を有し、前記当接部が前記被押圧面を押圧することにより、前記ラチェットが前記押圧部から離間する向きに動き、その後、前記押圧部が前記ラチェットに干渉することなく回転することが好ましい。
このような構成であれば、扉と筐体との着磁を外したあと、スライド部材をもとの状態に戻すことができるうえ、押圧部が戻ったスライド部と干渉することなく回転するので、スライド部材をユーザから見えないようにすることができ、外観性を向上することができる。
そのうえ、閉塞位置にある扉が開方向へ移動すると、欠歯ギア回転機構が欠歯ギアを非接触位置から接触位置へ回転移動させるので、前記欠歯ギアに噛み合う駆動ギアを例えば全周に歯を有するギアにすることで、当該駆動ギアと欠歯ギアとを確実に噛み合わせることができる。これにより、駆動ギアとして欠歯を用いた構成に比べて、扉を手動で開くことにより生じ得る不具合や、制御の煩雑化を防ぐことができ、より実用的な冷蔵庫用扉開閉機構を提供することができる。
そこで、かかる問題を解決すべく、前記モータは、前記扉の上部に設けられていることが好ましい。
また、上述した本願発明に係る動力伝達機構によれば、センターギアの回転に連動して一対の遊動ギアが動くので、モータの動力で一対の遊動ギアを動かすことができ、動力伝達状態と動力非伝達状態とを切り替えるための専用のアクチュエータが不要である。
そこで、冷蔵庫用扉開閉機構は、一対の遊動ギアを、いずれもが扉側ギアに噛み合わない位置に留めるためには、前記首振り機構による前記一対の遊動ギアの動きを規制して、各遊動ギアのいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達状態にする動力非伝達状態保持機構をさらに具備するものが好ましい。
このような構成された動力非伝達状態保持機構であれば、軽量且つ安価な構成で動力非伝達状態を保持することができる。
一方、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わる場合は、一方又は他方の遊動ギアが扉側ギアに噛み合うと、この遊動ギアには、センターギア及び扉側ギアから、噛み合っている部分を介して、接線方向の力が加わる。このことから、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わると、遊動ギアに加わる前記トルクが増大し、このトルクが遊動ギア付勢部材の付勢力に抗して、動力伝達状態が保たれる。
これならば、回転負荷部材が、各遊動ギアを回転しにくくするので、センターギアの回転により一対の遊動ギアに生じる前記トルクが増大し、一対の遊動ギアを前記平面に沿って動かしやすくすることができる。
このような冷蔵庫において、上述した欠歯ギアをヒンジ軸に設けようとした場合、扉を大きく開けたときに欠歯ギアの歯が見えてしまうと外観が劣るため、デザイン上、前記欠歯ギアに歯を設ける領域が限られてしまう(例えば130°位置まで)。
しかしながら、かかる構成では、欠歯ギアに駆動ギアが噛み合った状態で扉が開方向に移動する場合、例えば扉の収納量が多い場合など、慣性によって扉が大きく開いて駆動ギアが欠歯ギアから外れてしまうことがある。そうすると、噛み合いが外れたあとは扉を自動で閉じることができなくなってしまうという問題が生じる。
その結果、例えばユーザが収納物の出し入れを行なう際に扉を大きく開いたとしても欠歯ギアの歯が製品外観面に突出しないようにしてデザイン性を担保しつつ、扉の収納量が多い場合などに扉が必要以上に開いたとしても、駆動ギアを欠歯ギアに噛み合わせて扉を自動で閉じることができる。
このような構成であれば、撓み部材が接触面に接触していれば、撓み部材の復元力を扉の回転力に分解することができる。つまり、撓み部材が接触面に接触し始めてから接触面と離れるまで、撓み部材の復元力によって扉を閉方向に回転させることができるので、復元力を瞬発的に発生させる必要がない。これにより、戻し機構を大掛かりにすることなく、例えば接触部材としてヒンジ軸に取り付けられるカムなどを用いることができ、接触部材などを露出させないようにすることができる。
しかしながら、上述した制御方法では、モータに同じ大きさの電圧を印加したとしても扉に収納されている食品等の収納量によってモータへの負荷が変動することから、実際には扉の移動速度を所望の速度に制御することができない。
しかしながら、モータが動き始めたときやユーザがスイッチを押したときから扉が開き始めるまでの時間は、必ずしも毎回一定であるとは限らず、上述した態様では、検出される開き角度にばらつきが生じてしまう。
このような構成であれば、印加電圧が所定の閾値となった場合に開き角度をゼロとしているので、仮にモータが動き始めてから扉が開き始めるまでに動作量の変動が生じたとしても、検出される開き角度にばらつきは生じず、開き角度を精度良く検出することが可能となる。
以下に本発明に係る冷蔵庫用扉開閉機構100の第1実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、各冷蔵庫用扉開閉機構100は、左右対称の構成であり、以下では、代表して図1における右側の扉Dを開閉するための冷蔵庫用扉開閉機構100について説明する。
以下、各構成について説明する。
ケーシングCは、冷蔵庫Rの見栄えを悪くすることを防ぐべく、図1に示すように、駆動機構10及び補助機構30のほぼ全てを内部に収容するものであり、ここでは扉Dの一端側から他端側に亘って設けられた長尺状をなすものである。
駆動機構10は、扉Dを開閉するための動力を出力するとともに、この動力を扉Dに伝達するものである。
具体的にこのものは、図2及び図3に示すように、モータMと、モータMの動力をヒンジ軸Zを介して扉Dに伝達する動力伝達機構40とを有している。
なお、図2は駆動機構10を上方から視た図であり、図3は駆動機構10を下方から視た図である。
本実施形態では、前記モータMは、前記制御部からの制御信号に基づいて、扉Dを所定の速度パターンに基づいて開閉できるように構成されている。
なお、前記複数の駆動ギア45は、いずれも全周に歯を有するものである。
これらのモータ側ギア41のうち、最もモータ側に位置するモータ側ギア41はモータMの回転軸に接続されており、最も扉側に位置するモータ側ギア41はセンターギア43の回転軸に接続されている。
また、複数の扉側ギア42のうち、最もモータ側に位置する扉側ギア42は遊動ギア44に噛み合い、最も扉側に位置する扉側ギア42は欠歯ギア46に噛み合う。
この首振り機構50は、図5に示すように、センターギア43の回転軸を中心に回転するとともに、遊動ギアが取り付けられる取付部材51と、取付部材51と遊動ギア44との間に介在するとともに、各遊動ギア44の回転に負荷を与える回転負荷部材52とを具備している。
この取付部材51には、センターギア43が取り付けられるセンターギア用取付軸7が貫通する貫通穴(図示しない)が形成されている。この貫通穴を介して取付部材51をセンターギア用取付軸7に通すことで、取付部材51はセンターギア用取付軸7を中心に回転可能となる。
なお、前記押圧部材53は、前記遊動ギア用取付軸512の外周面に周方向に沿って形成された凹溝513に係合するように構成されている。
この遊動ギア付勢部材61は、一端部が前記取付部材51に取り付けられるとともに、他端部が例えばケーシングに固定された図示しない固定部材に取り付けられて、前記取付部材51を最もモータ側に位置する扉側ギア42に向けて付勢するバネ等の弾性部材である。
より詳細には、前記遊動ギア付勢部材61は、図4に示すように、取付部材51が前記中間位置Mにある状態において、センターギア43の中心と前記扉側ギア42の中心とを結ぶ直線上、言い換えれば一対の遊動ギア44の中心を結ぶ直線と直交する直線上に、その一端部及び他端部が配置されるように設けられている。
以下、動力伝達機構40が、動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替わる際の動作について説明する。
ここで、モータMに所定の電圧を印加してモータMを駆動すると、センターギア43が回転して、一対の遊動ギア44には、センターギア43との噛み合っている部分を介して接線方向の力が加わる。
そうすると、図4(a)、(c)に示すように、この接線方向の力が前記遊動ギア付勢部材61の付勢力に抗して、一対の遊動ギア44はセンターギア43の回転軸周りに旋回し、一方又は他方の遊動ギア44が正回転動力伝達位置又は逆回転動力伝達位置に移動して扉側ギア42と噛み合い、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わる。
次に補助機構30について説明する。
具体的にこのものは、図2及び図3に示すように、駆動ギア45の回転に連動してスライド可能なスライド部材34と、前記スライド部材34のスライド移動に連動して所定の回転軸T2周りに回転可能に設けられ、当該回転軸T2周りに回転することにより筐体Hに接触して、扉Dに前記補助力を与える補助力付与部材32とを有している。
本実施形態では、図6に示すように、スライド部材34と動力伝達機構40との間に、駆動ギア45(扉側ギア42)における回転方向の動力を、スライド部材34における延伸方向の動力に変換する動力変換機構70を介在させてある。
この動力変換機構70は、いわゆるラチェット機構を利用したものであり、スライド部材34の他端部342に設けられた爪部71と、この他端部342の近傍に配置された駆動ギア45(扉側ギア42)の例えば背面に設けられた複数の突起部72(ここでは3つ)とから構成されている。
かかる構成により、前記駆動ギア45が回転することにより、何れか一つの突起部72が爪部71を押圧し、駆動ギア45の回転方向の動力が爪部71を介してスライド部材34における延伸方向の動力としてスライド部材34に伝達され、スライド部材34が延伸方向にスライド移動する。
この補助力付与部材32は、回転軸T2周りに回転することにより筐体Hの前面に衝突する衝突部321をさらに有している。
かかる構成により、前記スライド部材34が他端部342から一端部341に向かってスライド移動することで、前記貫通部材322が力点、前記衝突部321が作用点として働き、前記補助力が扉Dに作用して、扉Dと筐体Hとの着磁を外すことができる。
ここで、本実施形態の欠歯ギア46は、図7に示すように、ヒンジ軸Zの軸心X1を中心に回転可能に設けられている。
そして、本実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構100は、図7に示すように、前記欠歯ギア46を回転移動させる欠歯ギア回転機構80をさらに具備してなる。
前記欠歯ギア46は、全周に歯が形成されたギアにおける周方向の一部を切り欠いたような形状(ここでは、周方向に沿った略3/4を切り欠いたような形状)をなし、その外周部の一部又は全部に歯が形成されたものである。
この欠歯ギア回転機構80は、図7に示すように、欠歯ギア46を、扉Dの開閉移動に連動させて、駆動ギア45(ここでは、最も扉側に位置する扉側ギア42)と接触する接触位置P及び前記駆動ギア45と非接触な非接触位置Qの間で回転移動させるものである。
なお、欠歯ギア付勢部材81の他端は必ずしも回転軸T3に取り付けられる必要はなく、欠歯ギア付勢部材81の他端を取り付けるための取付部を回転軸T3とは別に扉Dの上部に設けても良い。
ここでは、前記一端部821は欠歯ギア46の例えば切り欠かれた端面に当接しており、前記他端部822はケーシングCの側面に当接している。
なお、回転部材82の他端部822は必ずしもケーシングCの側面に当接されている必要はなく、回転部材82の他端部822を滑らかに動かすためのガイド面をケーシングCの側面とは別に扉Dの上部に設けても良い。
この場合、まずモータMが図示しない制御部からの制御信号を受け付けて駆動し、各駆動ギア45が互いに連動して回転し始める。このとき、首振り機構50によって、一対の遊動ギア44は動力非伝達位置から動力伝達位置に移動する。また、欠歯ギア回転機構80は、欠歯ギア46を非接触位置Qに保持している。
次に、駆動ギア45の回転動力が、動力伝達機構40と補助機構30との間に介在する動力変換機構70を介して、スライド部材34に伝達され、スライド部材34が延伸方向にスライド移動する。より詳細には、スライド部材34の他端部342近傍に位置する駆動ギア45の回転により、この駆動ギア45の背面に設けられた突起部72がスライド部材34の他端部342に設けられた爪部71を押圧することで、スライド部材34がスライド移動する。
このスライド部材34のスライド移動により、補助力付与部材32が回転軸T2周りに回転して、筐体Hの前面に押し当てられ、その反動により扉Dと筐体Hとの着磁が外れ、扉Dが閉塞位置から開方向にヒンジ軸Z周りに回転移動する。
この扉Dの開方向に回転移動すると、欠歯ギア回転機構80は、欠歯ギア46を非接触位置Qから接触位置Pにヒンジ軸Zの軸心X1を中心に回転移動させる。より詳細には、扉DとともにケーシングCがヒンジ軸Zの軸心X1を中心に回転移動することで、これに連動して、欠歯ギア46が欠歯ギア付勢部材81の付勢力によって非接触位置Qから接触位置Pに回転移動する。このとき、回転部材82は、一端部821が欠歯ギア46から離れる向きに回転軸T3の軸心X2を中心に回転し、この回転に伴って他端部822はガイド面C1に当接しながら当該ガイド面C1に沿ってスライドする。
その後、さらに駆動ギア45が回転することにより、駆動ギア45と欠歯ギア46とが噛み合い、扉は開方向に回転移動する。
扉Dが停止している状態において、モータMが図示しない制御部からの制御信号を受け付けて駆動すると、各駆動ギア45が互いに連動して回転し始め、首振り機構50によって、一対の遊動ギア44は動力非伝達位置から動力伝達位置に移動する。
このとき、欠歯ギア46は接触位置Pにあるため、モータMの動力がヒンジ軸Zに伝達され、扉Dは閉塞位置に向かって回転移動する。
その後、扉Dが所定の開き角度に到達すると、ケーシングCのガイド面C1が回転部材82の他端部822に接触する。
ここからさらに扉Dが閉塞位置に向かって回転移動することにより、回転部材82が回転軸T3周りに回転して、回転部材82の一端部821が欠歯ギア46を押圧する。そして、この押圧力が欠歯ギア付勢部材81の付勢力に抗して、欠歯ギア46を接触位置Pから非接触位置Qに向かって回転移動させる。
これにより、モータMの動力はヒンジ軸Zに伝わらなくなるが、その後、扉Dは慣性と筐体Hとの磁力とによって、さらに回転移動して閉塞位置に到達する。
このことから、欠歯ギア46に駆動ギア45が噛み合った状態で扉Dを開方向に移動させる際に例えば扉Dの収納量が多い場合など、慣性によって扉Dが大きく開くと、駆動ギア45が欠歯ギア46から外れてしまうことがある。そうすると、噛み合いが外れたあとは扉Dを自動で閉じることができなくなる。
以下、この戻し機構200について図8〜図11を参照しながら説明する。
前記戻し機構200は、欠歯ギア46と駆動ギア45との噛み合いが外れた状態にある扉Dを、欠歯ギア46と駆動ギア45とが噛み合う位置まで閉方向に移動させるものであり、具体的には、図8に示すように、冷蔵庫Rの下側に設けられており、弾性力を有する撓み部材201と、この撓み部材201に接触して当該撓み部材201を撓ませる接触部材202とを備えている。
つまり、開方向に移動する扉Dが前記噛み合い外れ位置Jに到達すると、前記撓み部材201と前記接触部材202とが非接触な状態から互いに接触し、この噛み合い外れ位置Jから最大開放位置Kへ扉Dが移動する間、前記撓み部材201と前記接触部材202とが接触し続けるようにしている。なお、噛み合い外れ位置Jにある扉Dの開き角度は90度以上であり、ここでは130度に設計してあり、最大開放位置Kにある扉Dの開き角度はそれ以上の例えば160度に設計している。
なお、図9における撓み部材201及び接触部材202は、説明の便宜上、模式的に記載している。
具体的にこのものは、例えば樹脂等からなる板状のものであり、ここでは、長尺状板部材が平面視において1又は複数回屈曲した形状をなしている。
この撓み部材201は、例えば一端部に前記扉Dとの固定箇所201aが設けられるとともに、例えば他端部に後述する接触部材202との接触箇所201bが設けられて、接触部材202から受ける力によって前記固定箇所201aにおける撓み中心αとして弾性変形しながら撓むように構成されている。
本実施形態の接触部材202は、扉Dの開方向への移動に伴い前記撓み部材201が接触しながら移動する接触面202aを有している。ここでは、図8に示すように、前記接触面202aを例えば既設の半開き防止用カム203を利用して形成してある。より詳細には、前記半開き防止用カム203の側面に、外側に向かって突出する突出部Fを設け、この突出部Fにおける前記側面からの傾斜面を前記接触面202aとしている。
始めに、図10(a)に示すように、前記撓み部材201における前記接触面202との設計上の接触点の軌跡であり、撓み中心αを中心とした回転軌跡CHを描く。
次に、前記回転軌跡CHに接し、撓み部材201の回転中心β(すなわち、ヒンジ軸Zの軸心X1)を通る接線LOを描く。なお、この接線LOは、撓み中心αに対して上述した設計上の接触点側にある。
そして、回転中心βを中心とした仮想円CTと接線LOとの交点γを通り、前記接線LOとのなす角度δθが所定角度となる直線LCを描く。なお、この仮想円CTの半径は、予め設定された撓み部材201の撓み度合いによって定められている。
最後に、図11に示すように、複数の直線LC同士が交わる交点Cを通る円弧を描くことで、上述した接触面202aの外縁が設計されている。なお、直線LCの本数が多いほど、設計精度を向上させることができる。
本実施形態に係る冷蔵庫用扉制御装置110は、図12に示すように、上述したモータMを駆動するモータ駆動回路Lに接続されてモータMを制御するものであり、物理的には、CPU、メモリ、A/Dコンバータ等を備えている。そして、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってCPUや周辺機器が協働することにより、図13に示すように、ゼロ設定部91、開き角度検出部92、誘起電圧検出部93、目標誘起電圧記憶部94、及び印加電圧制御部95としての機能を発揮するように構成されている。
以下、各部の説明を兼ねて、冷蔵庫用扉制御装置110の動作を説明する。
このとき、補助機構30が作動し始めてから、扉Dと筐体Hとの着磁が外れるまでの間は、モータMにかかる負荷が増大するため、モータの運転速度が低下し、それを補うためモータへの印加電圧は徐々に増大する。
本実施形態では、図3及び図6に示すように、駆動ギア45にロータリースイッチRSを設けており、前記開き角度検出部92は、このロータリースイッチRSから出力される信号を取得して、前記開き角度を算出する。ロータリースイッチRSについて付言しておくと、ここでは駆動ギア45の回転に伴い例えば4ビットの信号を出力するいわゆるアブソリュート方式のロータリーエンコーダであり、この信号に基づいて前記開き角度検出部92が、扉Dの開閉方向及び開き角度を算出できるようにしている。
本実施形態では、図12に示すように、モータ駆動回路Lに設けられた分圧抵抗rを用いて、前記誘起電圧信号が誘起電圧検出部93にアナログ入力されるように構成されている。
この目標値は、扉Dの移動速度が開き角度に応じて所定速度となるように設定されており、例えば、閉じられている扉Dが開方向に移動するに連れて、徐々に移動速度が低下するように設定されている。
本実施形態では、扉Dの移動角度範囲(以下、単に移動範囲ともいう)が互いに連続した複数の分割範囲に分割されており、各分割範囲毎に前記目標値が記憶されている。各分割範囲は、例えば移動範囲を一定の角度毎に分割した範囲であっても良いし、各分割範囲の角度がそれぞれ異なるように移動範囲を分割した範囲であっても良い。
本実施形態の印加電圧制御部95は、図12及び図13に示すように、モータ駆動回路Lを構成する例えばMOSFETなどのスイッチング素子SWにON/OFF信号を出力して印加電圧をPWM制御するものであり、前記検出値が前記目標値となるようにデューティー比を変更する。
これにより、従来であれば生じ得る問題、すなわち扉Dを手動で開くことにより生じ得る不具合や、制御の煩雑化を防ぐことができ、冷蔵庫用扉開閉機構100を従来に比べて実用的なものにすることができる。
もちろん、ユーザが手動で扉Dを大きく開いた場合にも、戻し機構200が、噛み合いが外れた駆動ギア45を欠歯ギア46に再度噛み合わせて、扉Dを再び自動で閉じることができる。
そのうえ、誘起電圧を目標値に制御することで、扉Dの移動速度を所望の速度にしているので、扉Dの移動速度を検出するための専用のセンサは不要である。
このような構成において、本実施形態に係る冷蔵庫用扉制御装置110によれば、ゼロ設定部91が、扉Dを開くための印加電圧が所定の閾値となった場合に開き角度をゼロとしているので、毎回略同じタイミングで開き角度をゼロに設定することができる。したがって、モータMが動き始めてから扉Dが開き始めるまでに時間差が生じたとしても、開き角度ゼロから検出される開き角度にばらつきは生じず、開き角度を精度良く検出することが可能となる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
具体的にこのものは、ここでは平板状をなし、一端部831及び他端部832それぞれに、例えば扉Dと筐体Hとを連結するヒンジプレートHPに設けられた長孔HPa内を摺動する摺動部833が設けられている。なお、スライド部材83の一端部831及び他端部832に長孔が設けられており、ヒンジプレートHPに摺動部を設けた構成であっても良い。
以下では、第2実施形態における冷蔵庫用扉開閉機構について図16及び図17を参照して説明する。この第2実施形態における冷蔵庫用扉開閉機構は、欠歯ギア回転機構80の構成が第1実施形態とは異なり、第1実施形態におけるバネなどの弾性力の代わりに磁石の磁力を利用して構成したものである。以下、この欠歯ギア回転機構80について説明する。なお、欠歯ギア46の動きは、第1実施形態と同様である。
本実施形態のリンク部材801は、前記ヒンジプレートHPに設けられた金属製の被当接部804に磁力によって引き寄せられることで、離間位置Q1から当接位置P1に回転移動して、欠歯ギア46を回転させるように構成されており、具体的には扉が閉塞位置にある状態において被当接部804に接することなく被当接部804の近傍に位置する磁石803を有している。
前記実施形態の欠歯ギア回転機構80は、磁石803が被当接部804に引き寄せられることで欠歯ギア46を回転させるように構成されていたが、図18に示すように、リンク部材801の磁石803に反発する第2磁石805を被当接部804に設けることにより、両方の磁石801、803が反発することで欠歯ギア46を回転させるように構成されていても良い。
以下では、第3実施形態における冷蔵庫用扉開閉機構100に関し、前記実施形態と異なる部分である首振り機構50及び動力非伝達保持機構60について説明する。
なお、回転負荷部材52及び押圧部材53は、前記実施形態と同様の構成であり、これらに関する説明は省略する。
前記貫通穴51hは、略円形状をなすとともに、センターギア43が取り付けられるセンターギア用取付軸7の径寸法よりも大きく形成されている。これにより、この貫通穴51hを介して取付部材51をセンターギア用取付軸7に通すことができ、この取付部材51は、センターギア用取付軸7を中心に回転可能となる。
上述した構成により、各遊動ギア44a、44bは所定距離より近づくことはなく、両方の遊動ギア44a、44bいずれもが扉側ギア42に噛み合うことを防ぐことができる。
前記貫通穴61hは、略長穴形状をなすとともに、扉側ギア用取付軸8の径寸法より大きく形成されている。これにより、この貫通穴61hを介して規制部材61を扉側ギア用取付軸8に通すことができ、この規制部材61は、扉側ギア用取付軸8に対して進退可能となる。
なお、ここでは規制位置Xにおいて、規制部材61の一端部が、上述した各平板部材511の各段部514の間に形成された隙間に嵌り込むように構成されている。
より具体的に本実施形態の規制解除機構63は、前記制御信号を受け付けると、図示しないソレノイドに瞬時通電され、この瞬時通電によって、前記解除力を前記規制部材61に与えるように構成されている。
このとき、一方又は他方の遊動ギア44a、44bが扉側ギア42に噛み合うと、この遊動ギア44には、センターギア43及び扉側ギア42から、噛み合っている部分を介して、接線方向の力が加わる。これにより、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わると、遊動ギア44に加わる前記トルクが増大し、このトルクが規制部材61に加わる付勢力に抗して、規制部材61が解除位置Yに留まるとともに動力伝達状態が保たれる。
以下では、第4実施形態における冷蔵庫用扉開閉機構100について図22〜図32を参照して説明する。
なお、図22〜図32に付された記号は、第4実施形態の説明において用いられるものである。
なお、各扉Dは、筐体Hに対して例えばヒンジZで接続されている。
本実施形態では、各冷蔵庫用扉開閉機構100は、いずれも同じ構成を有しており、以下では、代表して右側の扉Dを開閉するための冷蔵庫用扉開閉機構100について説明する。
以下、各機構について説明する。
駆動機構10は、扉Dを開閉するための動力を出力するものであり、ここでは、図23に示すように、ケーシングC内に収容されて筐体Hの上面に取り付けられている。
具体的にこのものは、図24及び図25に示すように、モータMと、モータMの動力をリンク機構20に伝達する動力伝達機構40とを有している。
なお、図25に示す動力伝達機構40は、上述した自動開モードにおいて、センターギア43、一対の遊動ギア44及び扉側ギア42を取り外した状態である。
このものは、図25及び図26に示すように、センターギア43の回転軸を中心に回転するとともに、遊動ギアが取り付けられる取付部材51と、取付部材51と遊動ギアとの間に介在するとともに、各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材52とを具備している。
前記貫通穴51hは、略円形状をなすとともに、センターギア43が取り付けられるセンターギア用取付軸7の径寸法よりも大きく形成されている。これにより、この貫通穴51hを介して取付部材51をセンターギア用取付軸7に通すことができ、この取付部材51は、センターギア用取付軸7を中心に回転可能となる。
なお、前記押圧部材53は、前記遊動ギア用取付軸512の外周面に周方向に沿って形成された凹溝513に係合するように構成されている。
上述した構成により、各遊動ギア44a、44bは所定距離より近づくことはなく、両方の遊動ギア44a、44bいずれもが扉側ギア42に噛み合うことを防ぐことができる。
前記貫通穴61hは、略長穴形状をなすとともに、扉側ギア用取付軸8の径寸法より大きく形成されている。これにより、この貫通穴61hを介して規制部材61を扉側ギア用取付軸8に通すことができ、この規制部材61は、扉側ギア用取付軸8に対して進退可能となる。
より詳細に、規制位置Xにおいては、規制部材61の一端部が、上述した各平板部材511の各段部514の間に形成された隙間に嵌り込むように構成されている。
より具体的に本実施形態の規制解除機構63は、前記制御信号を受け付けると、図示しないソレノイドに瞬時通電され、この瞬時通電によって、前記解除力を前記規制部材61に与えるように構成されている。
以下、動力伝達機構40が、動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替わる際の動作について説明する。
なお、動力伝達状態に切り替わる際に、一方又は他方のどちらの遊動ギア44が扉側ギア42に噛み合うかは、モータMの回転方向によって定まり、いずれの場合も動作原理は同様であるため、以下では、代表して一方の遊動ギア44aが扉側ギア42に噛み合って動力伝達状態に切り替わる場合を説明する。
ここで、モータMに所定の電圧を印加して、センターギア43を正回転させると、一対の遊動ギア44には、センターギア43との噛み合っている部分を介して接線方向の力が加わる。
この接線方向の力により、各遊動ギア44は回転軸を中心に回転し始める。ところが、回転負荷部材52が、遊動ギアの回転に負荷を与えているため、前記接線方向の力は、遊動ギアを回転軸を中心に回転させる回転トルクと遊動ギアをセンターギア43周りに旋回させる首振りトルクとに分配される。
このとき、本実施形態では、付勢部材62から規制部材61に加わる付勢力が前記首振りトルクに抗しており、規制部材61が、首振り機構50による一対の遊動ギア44の動きを規制した状態(つまり、動力非伝達状態)を保つ。
これにより、規制部材61が規制位置Xから解除位置Yに移動するとともに、一対の遊動ギア44は、首振りトルクによって、センターギア43周りに旋回して、一方の遊動ギア44aが扉側ギア42に噛み合い、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わる。
これにより、上述した首振りトルクが増大し、本実施形態では、この首振りトルクが前記付勢力に抗して、ソレノイドに通電することなく、規制部材61を解除位置Yに留まらせることができる。
動力伝達状態では、上述したように、首振りトルクが付勢力に抗して、動力伝達状態が保たれている。
この状態において、例えば、図示しない制御部に動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替えるための切替信号が送信されると、前記制御部は、モータMに印加される電圧を制御して、モータMの回転を停止又は瞬間逆転させる。
これにより、モータMに連動してセンターギア43の回転は停止又は瞬間逆転し、上述した首振りトルクが減少する。
これにより、前記付勢力が首振りトルクに抗して、規制部材61が解除位置Yから規制位置Xに移動して、遊動ギアと扉側ギア42との噛み合いが外れるとともに、動力伝達状態から動力非伝達状態に切り替わる。
続いて、上述した駆動機構10から出力された動力を、扉Dに伝えるリンク機構20について説明する。
本実施形態では、扉Dが閉じられている状態において、第1アーム21の一端部から他端部に向かう第1延伸方向L1が、筐体Hの後方に向くように設定されている。
より詳細にこの第2アーム22は、第1アーム21からの力を受ける力点及び扉Dに力を加える作用点を有しており、回転及び進退移動しながら扉Dを開閉するものである。
本実施形態では、図30に扉Dが閉じられている状態において、前記第2延伸方向L2が、筐体Hの前方に向くように設定されている。
本実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構100は、上述したリンク機構20が扉Dを開くときの補助をする補助機構30をさらに具備している。
具体的にこのものは、図30に示すように、所定の回転軸T1を中心に回転する回転部材31と、筐体Hに力を作用させることにより、扉Dに前記補助力を与える補助力付与部材32と、前記回転部材31と前記補助力付与部材32とを接続する接続部材33とを具備してなる。
詳述すると、本実施形態の第2アーム22は、図29及び図30に示すように、他端部に厚み方向に貫通した長穴22hが形成されたものであり、この長穴22hに扉Dの上面から起立した突出ピンPが貫通するように構成されている。また、この第2アーム22は、前記長穴22hより一端部側に形成され、前記第2延伸方向L2と交差する方向に延びる延出部221を有している。
上述した構成により、本実施形態の第2アーム22は、長穴22hが突出ピンPに沿ってスライドするように、第2延伸方向L2に沿って進退移動し、一端部から他端部に向かって進退移動する際に、前記延出部221が回転体311の突出部312に衝突して、回転体311を回転させる。
本実施形態の補助力付与部材32は、前記衝突部321が、扉Dの回転軸T3から所定距離離れた位置に設けられており、この所定距離に応じた大きさの補助力を扉Dに作用させるように構成されている。
次に、冷蔵庫用扉開閉機構100の動作を制御する制御部について説明する。
本実施形態の速度算出部72は、扉Dの開度を検出する扉開度検出機構Eから扉の開度を示す開度信号を取得するとともに、CPU内蔵のタイマーから扉Dの移動時間を示す時間信号を取得し、これらの各信号に基づいて算出された移動速度を算出速度として後述するモータ制御部73に出力するように構成されている。
また、前記タイマーは、前記扉開度検出機構Eからパルス信号が出力される時間を測定し、この時間を扉Dの移動時間として前記時間信号を速度算出部72に出力するものである。
また、各ステップは、上述した移動範囲を、一定の開度毎に分割した各範囲に設定されており、本実施形態では、移動範囲である0度〜110度を例えば10度毎に分割した各範囲としている。
より具体的には、モータ制御部73は、図32に示すように、4個のスイッチSWを切り替えることで、モータMの動作を正転状態、ブレーキ状態、OFF状態、逆転状態に制御する。例えば、正転状態又は逆転状態と、ブレーキ状態又はOFF状態とをPWM制御により短時間に切り替えることにより、モータMを減速させることができる。なお、各スイッチSWは、例えばトランジスタなどで構成されている。
これにより、扉Dに加わる荷重に関わらず、扉Dを安定的に自動開閉することができ、扉Dの移動速度や開度の均一化を図ることができる。
より詳細には、扉Dに加わる荷重に関わらず、扉Dをユーザの操作性において理想的な移動速度である20〜40[度/秒]で移動させることができるうえ、扉Dの開度を目標角度である110度を目指して減速させることができ、扉Dの移動速度及び開度を均一化することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
以下では、第5実施形態における冷蔵庫用扉開閉機構100について図33〜図44を参照して説明する。なお、前記第1実施形態と同じ部材には、同一の符号を付すものとする。
この第2取付部材54は、センターギア43に連動して回転するものであり、第1取付部材51とは独立して回転する。
なお、前記押圧部材53は、前記遊動ギア用取付軸512の外周面に周方向に沿って形成された凹溝513に係合するように構成されている。
動力変換機構70は、図37に示すように、スライド部材34と駆動ギア45との間に介在して、駆動ギア45の回転方向の動力を、スライド部材34のスライド方向の動力に変換するものである。
動力非伝達状態保持機構60は、首振り機構50の旋回を規制して、各遊動ギア44をいずれも扉側ギア42に噛み合わせずに動力非伝達状態を保持するものであり、具体的には、図37に示すように、第1取付部材51に設けられて第1取付部材51とともに回転する当接部64と、当接部64が当接して首振り機構50の旋回を規制する被当接部65とを有している。
具体的にこの被当接部65は、図38及び図39に示すように、ラチェット71の上面714よりも上方に位置しており、ここではラチェット71の上面714から起立して設けられたリブ形状のものである。この被当接部651には、当接部64が当接する被当接面651が形成されている。
扉Dが閉塞位置にある状態でモータMを正回転させると、図41(a)に示すように、センターギア43の回転に連動して、首振り機構50が一対の遊動ギア44を動力非伝達位置から正回転動力伝達位置に旋回させる。この旋回に連動して、第1取付部材51が回転するので、第1部材51に設けられた当接部64が被当接部65に向かって回転する。
扉Dが開放されている状態でモータMを逆回転させると、図43(e)に示すように、センターギア43に連動して第2取付部材54が回転するので、複数の押圧部72はラチェット71(具体的には、ガイド面712)に向かって回転する。
なお、ここでいう待機位置Aとは、モータMが正回転することにより押圧部72が被押圧端面711を押圧する直前のラチェット71の位置である。また、押込位置Bとは、モータMが正回転することにより被押圧端面711を押圧している押圧部72が被押圧端面711から離れる直前のラチェット71の位置である。
モータの動力がヒンジに伝達されない状態において、閉塞位置にある扉を補助力によって開方向に移動させるための別の実施態様としては、図45に示すように、動力変換機構70を構成する押圧部72の個数を増やした構成が考えられる(ここでは、5つの押圧部72を例示している)。
R ・・・冷蔵庫
D ・・・扉
Z ・・・ヒンジ軸
M ・・・モータ
10 ・・・駆動機構
30 ・・・補助機構
40 ・・・動力伝達機構
41 ・・・モータ側ギア
42 ・・・扉側ギア
43 ・・・センターギア
44 ・・・遊動ギア
45 ・・・駆動ギア
46 ・・・欠歯ギア
50 ・・・首振り機構
60 ・・・動力非伝達状態保持機構
80 ・・・欠歯ギア回転機構
Claims (11)
- 扉を開閉するための動力を出力するモータと、
前記モータの動力を複数の駆動ギアの回転によってヒンジに伝達する動力伝達機構と、
閉塞位置にある扉を開方向に移動させるための補助力であって、前記モータが同じ大きさの動力を出力している場合に、前記動力伝達機構を介して前記扉に生じるモーメントよりも大きなモーメントを前記閉塞位置にある前記扉に生じさせる補助力を発生させる補助機構とを具備し、
前記モータの動力が前記動力伝達機構を介して前記ヒンジに伝達されるまえに、前記モータの動力によって前記補助機構に前記補助力を発生させるように構成されており、
前記モータの動力を前記ヒンジに伝達する動力伝達状態と、前記扉が前記閉塞位置にある状態において前記モータの動力を前記ヒンジに伝達させない動力非伝達状態との間を移り変わる動力伝達状態遷移機構をさらに具備し、
前記複数の駆動ギアが、前記扉の開閉と連動して回転する扉側ギアと、前記モータと連動して回転するモータ側ギアと、前記モータ側ギアに接続されたセンターギアと、前記センターギアに噛み合うとともに、所定の相対位置を保つ一対の遊動ギアとを有しており、
前記動力伝達状態遷移機構が、前記センターギアの正回転又は逆回転に連動して、前記センターギアの回転軸を中心に前記一対の遊動ギアとともに旋回する首振り機構を有していることを特徴とする冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記一対の遊動ギアが、前記首振り機構の旋回にともなって、一方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合って前記扉を開方向に移動させる正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合って前記扉を閉方向に移動させる逆回転動力伝達位置と、前記一対の遊動ギアいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達位置との間を移動することを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
- 前記首振り機構が、
前記遊動ギアが取り付けられるとともに、前記センターギアの回転軸を中心に回転する取付部材と、
前記取付部材と前記遊動ギアとの間に介在するとともに、前記各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材とを有していることを特徴とする請求項1又は2記載の冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記首振り機構の旋回を規制して、各遊動ギアをいずれも前記扉側ギアに噛み合わせずに前記動力非伝達状態を保つ動力非伝達状態保持機構をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか一項に記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
- 前記動力非伝達状態保持機構が、
前記取付部材に設けられて前記取付部材とともに回転する当接部と、
前記取付部材の回転に伴って前記一対の遊動ギアが前記正回転動力伝達位置に向かう場合に、前記一対の遊動ギアが前記正回転動力伝達位置に到達するまえに前記当接部が当接して前記首振り機構の旋回を規制する被当接部を有していることを特徴とする請求項4記載の冷蔵庫用扉開閉機構。 - 扉を開閉するための動力を出力するモータと、
前記モータの動力を複数の駆動ギアの回転によってヒンジに伝達する動力伝達機構と、
閉塞位置にある扉を開方向に移動させるための補助力であって、前記モータが同じ大きさの動力を出力している場合に、前記動力伝達機構を介して前記扉に生じるモーメントよりも大きなモーメントを前記閉塞位置にある前記扉に生じさせる補助力を発生させる補助機構とを具備し、
前記モータの動力が前記動力伝達機構を介して前記ヒンジに伝達されるまえに、前記モータの動力によって前記補助機構に前記補助力を発生させるように構成されており、
前記扉を回転可能に支持するヒンジのヒンジ軸に取り付けられ、当該ヒンジ軸を中心に回転する欠歯ギアと、
前記欠歯ギアを、前記扉の開閉移動に連動させて、前記駆動ギアと接触する接触位置及び前記駆動ギアと非接触な非接触位置の間で回転移動させる欠歯ギア回転機構とを具備し、
前記欠歯ギア回転機構が、前記扉が前記閉塞位置にある状態において前記欠歯ギアを前記非接触位置に保持し、前記閉塞位置にある扉が前記補助力によって開方向へ移動すると、この移動に連動して、前記欠歯ギアを前記非接触位置から前記接触位置へ回転移動させることを特徴とする冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記複数の駆動ギアが、前記扉の開閉と連動して回転する扉側ギアと、前記モータと連動して回転するモータ側ギアと、前記モータ側ギアに接続されたセンターギアと、前記センターギアに噛み合うとともに、所定の相対位置を保つ一対の遊動ギアとを有しており、
前記センターギアの正回転又は逆回転に連動して、前記センターギアの回転軸を中心に前記一対の遊動ギアとともに旋回する首振り機構をさらに具備し、
前記首振り機構の旋回にともない、前記一対の遊動ギアが、一方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う逆回転動力伝達位置と、前記一対の遊動ギアいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達位置との間で移動することを特徴とする請求項6記載の冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記首振り機構による前記一対の遊動ギアの動きを規制して、各遊動ギアのいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達状態にする動力非伝達状態保持機構とを具備することを特徴とする請求項7記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
- 前記首振り機構が、前記遊動ギアが取り付けられるとともに、前記モータ側ギアの回転軸を中心に回転する取付部材を有し、
前記動力非伝達状態保持機構が、前記取付部材を前記一対の遊動ギアが前記動力非伝達位置に保たれる中間位置に付勢する遊動ギア付勢部材を有し、
前記モータが停止すると、前記遊動ギア付勢部材が前記取付部材を前記中間位置に付勢して前記一対の遊動ギアが動力非伝達位置に移動し、
前記モータが駆動すると、前記遊動ギア付勢部材の付勢力に抗して前記一対の遊動ギアが旋回して、前記一対の遊動ギアが正回転動力伝達位置又は逆回転動力伝達位置に移動することを特徴とする請求項8記載の冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記首振り機構が、
前記取付部材と前記遊動ギアとの間に介在するとともに、前記各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材を有していることを特徴とする請求項9記載の冷蔵庫用扉開閉機構。 - 前記扉側ギアと、前記扉側ギアに噛み合っている遊動ギアと、前記モータ側ギアとのなす角度が90度以上130度以下であることを特徴とする請求項7乃至10のうち何れか一項に記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
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