JP6978946B2 - ギアードモータおよび排水弁駆動装置 - Google Patents
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Description
タの回転に基づいて前記減速輪列が回転する状態であり、前記第2の状態は、前記減速輪列および前記増速輪列が空転する状態であることが好ましい。このようにすると、第1の状態では、モータの駆動力によって被駆動部材を動かすことができる。また、第2の状態では、減速輪列および増速輪列を空転させて、外力によって被駆動部材を動かすことができる。従って、外力によって被駆動部材を動かす動作の際に、異物が噛み込んで輪列がロックするおそれを少なくすることができる。
以下、本発明の実施形態に係るギアードモータ2および排水弁駆動装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明を適用したギアードモータ2を備えた排水弁駆動装置1の斜視図であり、図2は図1の排水弁駆動装置1の分解斜視図である。排水弁駆動装置1は、図示しない排水弁を駆動するための排水弁駆動部材であるレバー10と、レバー10を回転させて排水弁を開閉するギアードモータ2を備える。レバー10は、Z方
向に延在する回転軸線Lを中心として回転する。本明細書において、Z方向の一方側を+Z方向、他方側を−Z方向とする。また、CW方向、CCW方向は排水弁駆動装置1を+Z方向側から見た場合のCW方向、CCW方向である。
図5は、モータ40およびギアユニット3を+Z方向側から見た分解斜視図である。モータ40は、AC同期モータである。図4、図5に示すように、モータ40は、カップ状のモータケース41と、モータケース41の+Z方向側の端部に取り付けられる支持プレート42と、モータケース41の内側に配置されるボビン43と、ボビン43に巻回されるステータコイル44と、ボビン43の内周側に配置されるロータ45を備える。ロータ45は、支持プレート42の中央に開口する中央穴に配置されている。
いる。また、支持プレート42には、伝達輪列50を構成する複数の歯車を回転可能に支持する固定軸の−Z方向の端部が圧入される。固定軸の+Z方向の端部は、第2ケース22に設けられた凹部に圧入等によって固定される。
図6は、ギアユニット3を−Z方向側から見た分解斜視図である。図3〜図6に示すように、伝達輪列50は、ロータピニオン51、遊星歯車機構52、減速ギア53、および出力ギア54を備える。ロータピニオン51の回転中心軸線はO軸であり、遊星歯車機構52の回転中心軸線はE軸であり、減速ギア53の回転中心軸線はD軸であり、出力ギア54の回転中心軸線はC軸である。伝達輪列50は、モータ40の駆動力をこの順でレバー10へ伝達する。
チ機構80は、増速ギア85の回転が規制される状態から、増速ギア85が空回りする状態に切り換えられる。その結果、遊星歯車機構52は、遊星歯車525が公転しようとしても、内歯歯車523が形成された第2回転体524が空回りするため、遊星キャリアである第3回転体526が回転することはない。従って、伝達輪列50は、減速ギア53にモータ40の回転トルクが伝達されない状態となる。
図5、図6に示すように、第1クラッチ機構60は、ロータピニオン51の−Z方向の端面に形成された第1クラッチ爪61と、ロータ45の軸部452に形成された第2クラッチ爪62と、軸部452から離間する方向(本形態では、+Z方向)にロータピニオン51を付勢するコイルばね63(図4参照)と、ロータピニオン51をロータ45側(−Z方向)に押し下げて第1クラッチ機構60の継断を切り換える扇型のクラッチ切換レバー64を備える。クラッチ切換レバー64は、減速ギア53の+Z方向側に配置され、減速ギア53を回転可能に支持する固定軸533によって回転可能に支持される。
第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転時にロータ45と共回りする誘導回転体46に形成されたロータギア47と、ロータギア47と噛み合う扇ギア82およびロックレバー83が形成された回転部材81と、ロックギア84と、増速ギア85と、ねじりコイルばね86を備える。第2クラッチ機構80は、モータ40の駆動力およびねじりコイルばね86の付勢力によってロックレバー83を駆動して、ロックギア84および増速ギア85の回転を規制する状態と規制しない状態を切り換える。これにより、上記のように、伝達輪列50が駆動力を伝達する状態と伝達しない状態とを切り換えることができる。
図5に示すように、ロータピニオン51は、外周面に歯部が形成された歯車部511と、歯車部511の+Z方向の端面から突出する軸部512と、軸部512の外周面から径方向外側へ突出する被ロック突起71を備える。回転規制機構70は、クラッチ切換レバー64の円弧溝68のCW方向の端部に形成されたロック突起69を被ロック突起71と係合させることによってロータピニオン51の回転を規制する。ロータピニオン51は第1回転体522の大径歯車部527と噛み合っている。従って、回転規制機構70は、間接的に第1回転体522の回転を規制する。
噛み合う第3回転体526の回転も規制され、ロック状態となる。従って、レバー10に外力が加わり、出力ギア54側から伝達輪列50に回転トルクが加えられても回転トルクが伝達されない状態となり、レバー10を第2の回転位置で保持する負荷保持状態が形成される。
以下、排水弁駆動装置1の動作について説明する。起動時には、レバー10が排水弁を閉じる位置(第1の回転位置)まで回転しているものとする。この状態でモータ40への通電を開始すると、ロータ45が回転を開始する。この際、図示しない逆転防止機構により、ロータ45の逆転方向への回転が規制されるので、ロータ45は正転方向へ回転する。
排水弁駆動装置1は、レバー10が第2の回転位置まで回転すると、第1クラッチ機構60のクラッチ切換レバー64が回転してクラッチ切断動作が行われ、伝達輪列50にロータ45の回転が入力されなくなる。従って、レバー10は第2の回転位置を超えて回転することはない。また、クラッチ切換レバー64の回転により、回転規制機構70のロック突起69がロータピニオン51の被ロック突起71と係合するので、ロータピニオン51と噛み合う遊星歯車機構52の第1回転体522の回転が規制される。従って、遊星歯車機構52は、第1回転体522と第2回転体524の回転が規制されたロック状態となり、伝達輪列50は回転トルクを伝達できなくなる。その結果、レバー10を回転させようとする外力が加えられてもレバー10が回転しない負荷保持状態となる。これにより、排水弁が開状態で保持される。
排水弁駆動装置1は、負荷保持状態でモータ40への通電を切ると、レバー10を外力で回転させることが可能な負荷開放状態に移行する。すなわち、モータ40への通電を切ると、ロータ45の回転が停止する。第2クラッチ機構80は、ロータ45の回転停止に
よってロータ45と誘導回転体46とを共回りさせる磁気誘導力が消失するので、ロータギア47と噛み合う扇ギア82は、ねじりコイルばね86の付勢方向に戻る。その結果、ロックレバー83とロックギア84との係合が解除され、ロックギア84および増速ギア85の回転規制が解除される。これにより、伝達輪列50は回転トルクを伝達しない状態に切り換わる。すなわち、伝達輪列50の遊星歯車機構52において第2回転体524の回転規制が解除されるので、遊星歯車機構52のロックが解除される。これにより、伝達輪列50が空転可能な負荷開放状態となる。この状態で、レバー10を回転させようとする外力が加わると、伝達輪列50が空転してレバー10が回転する。また、このとき、遊星歯車機構52の第2回転体524と噛み合う増速ギア85およびロックギア84も空転する。
排水弁駆動装置1において、モータ40の駆動力によってレバー10を回転させる第1の状態では、伝達輪列50は、第1の経路で回転を伝達する。すなわち、第1の状態では、伝達輪列50は、ロータピニオン51、遊星歯車機構52(第1回転体522、第3回転体526)、減速ギア53、および出力ギア54の順でモータ40の回転を減速して伝達する。また、第1の状態では、第2クラッチ機構80はロックギア84と増速ギア85の回転が規制されており、伝達輪列50(減速輪列)のみが回転する。
明細書において、歯車のモジュールMの定義は、歯車のピッチ円直径dを歯数nで除した値(M=d/n)である。
図8、図9、図10は、本形態にかかる一実施例を説明する図である。図8、図9は、増速輪列における歯車の噛み合い部の説明図である。図8は、増速ギア85とロックギア84との噛み合い部の説明図であり、増速ギア85の大径歯車部851とロックギア84の小径歯車部843とが噛み合っている箇所(図7の領域B1)を軸線方向から見た説明図である。また、図9は、増速ギア85と遊星歯車機構52(第2回転体524)との噛み合い部の説明図であり、増速ギア85の小径歯車部852と第2回転体524の大径歯車部528とが噛み合っている箇所(図7の領域B2)を軸線方向から見た説明図である。図8、図9において、(a)は従来品の形状であり、(b)は本形態で採用した形状である。図8、図9から明らかなように、実施例では、増速輪列の噛み合い部において、噛み合う歯の一方の歯先と他方の歯底との隙間が従来品より大きくなっている。歯先と歯底との隙間の寸法は、周方向のクリアランスC1の方が、径方向のクリアランスC2より大きい。
間の軸線方向の高さは十分に確保されているため、軸線方向で異物を噛み込むおそれは少ない構造となっている。
以上のように、本形態の排水弁駆動装置1は、排水弁駆動部材であるレバー10を駆動するためのギアードモータ2として、モータ40と、モータ40の回転を伝達するギアユニット3を備えたものを用いており、ギアユニット3は、被駆動部材であるレバー10が連結される出力ギア54を含む伝達輪列50と、伝達輪列50がモータ40の回転をレバー10へ伝達する第1の状態と、伝達輪列50がモータ40の回転をレバー10へ伝達しない第2の状態とを切り換える第2クラッチ機構80を有している。また、伝達輪列50は減速ギア53を含む減速輪列を備えており、且つ、第2クラッチ機構80は、伝達輪列50を構成する遊星歯車機構52の第2回転体524と噛み合う増速ギア85を含む増速輪列を備えている。そして、ギアユニット3の歯車形状として、増速輪列を構成する歯車のモジュールMAが、伝達輪列50(減速輪列)を構成する歯車のモジュールMBより大きい形状を採用している。
機構52(第3回転体526、第2回転体524)および増速輪列(増速ギア85、ロックギア84)を空転させて、外力によってレバー10を動かすことができる。従って、外力によってレバー10を動かす動作の際に、異物が噛み込んで輪列がロックするおそれを少なくすることができる。
(1)上記形態では、歯の形状の指標としてモジュールMと用いたが、歯の形状の指標は、モジュールMに限定されるものではない。たとえば、歯車の設計においては、歯の形状の指標として「頂げき係数k」が用いられる。本明細書において、頂げき係数kの定義は、k=(歯元の丈(ピッチ円から歯底までの距離)/モジュールM)−1である。上記形態では、増速輪列を構成する歯車の頂げき係数kは0.25であるが、頂げき係数kが0.25より大きくなるように設計してもよい。頂げき係数を0.25より大きい値とした歯車形状により、異物が通り抜けるスペースを確保することができるようになった。例えば、1辺の長さが0.3mmの立方体サイズまでの異物に関しては、歯と歯の隙間を通り抜けるようになった。従って、異物が噛み込んで輪列がロックするおそれを少なくすることができる。
Claims (6)
- モータと、
被駆動部材が連結される出力ギアを含む伝達輪列と、
前記伝達輪列が前記モータの回転を前記被駆動部材へ伝達する第1の状態と、前記伝達輪列が前記モータの回転を前記被駆動部材へ伝達しない第2の状態とを切り換えるクラッチ機構と、を有し、
前記伝達輪列は減速輪列を備え、
前記クラッチ機構は、前記伝達輪列を構成する歯車の1つと噛み合う増速輪列を備え、
前記増速輪列を構成する歯車のモジュールは、前記減速輪列を構成する歯車のモジュールより大きいことを特徴とするギアードモータ。 - 前記増速輪列を構成する歯車は、頂げき係数が0.25より大きいことを特徴とする請求項1に記載のギアードモータ。
- 前記増速輪列および前記減速輪列を構成する歯車は、標準平歯車であることを特徴とする請求項1または2に記載のギアードモータ。
- 前記第1の状態は、前記増速輪列の回転が規制され、且つ、前記モータの回転に基づいて前記減速輪列が回転する状態であり、
前記第2の状態は、前記減速輪列および前記増速輪列が空転する状態であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のギアードモータ。 - 前記伝達輪列は遊星歯車機構を備え、前記遊星歯車機構は、遊星歯車、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車を備えた第1回転体、前記遊星歯車と噛み合う内歯歯車を備えた第2回転体、および、前記遊星歯車を支持する第3回転体を備え、
前記増速輪列は、前記第2回転体と噛み合う増速ギア、および、前記増速ギアと噛み合うロックギアを備え、
前記減速輪列は、前記出力ギアを噛み合う減速ギアを備え、
前記増速ギアのモジュールは、前記減速ギアのモジュールより大きいことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のギアードモータ。 - 請求項1から5の何れか一項に記載のギアードモータと、
前記出力ギアの回転に基づいて駆動される排水弁駆動部材と、を有することを特徴とする排水弁駆動装置。
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