JPH10243606A - クラッチ付きモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡易で部品点数の低減化を図ることが
できるとともに、組立が容易で、かつ確実に減速歯車列
における損傷を防止することができるとともに、当該ク
ラッチの着脱トルクを自由に設定することができるクラ
ッチ付きモータを得る。 【解決手段】 モータのロータ歯車に複数の歯車からな
る減速歯車列が歯合され、上記減速歯車列の最終段に設
けられて被駆動部材が連結される出力軸２０が、外周部
に摩擦板３１が形成された軸部材２１と、軸部材の摩擦
板に外装されて相対的に摺動自在に設けらるとともに、
外周部に減速歯車列と歯合する歯車２２が形成された歯
車部材２３と、これら軸部材２１および歯車部材２３の
一方を他方側に付勢して摩擦板３１と歯車部材２３との
間に摩擦力を付与する付勢部材２４とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減速歯車列を構成
する歯車にクラッチ機構が設けられたモータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、エアーコンディショナー
のルーバの開閉駆動装置、あるいは自動開閉弁や電子レ
ンジのターンテーブル等の各種回転装置における駆動装
置として、モータの出力軸に減速歯車列が組込まれた減
速機構付きモータが広く用いられている。ところで、こ
の種の減速機構が組込まれたモータにあっては、通常上
記モータを駆動してエアコンルーバを開閉したり、ある
いはターンテーブルを回転させたりするものであるもの
の、時として操作者が、上記モータの停止中に強制的に
手動で当該ルーバを開閉したり、またはターンテーブル
を回転させたり等することがある。このような際に、こ
れらの回転操作が緩やかに行なわれる場合には、上記モ
ータの減速機構の出力軸から逆に減速歯車列が回転して
モータのロータが空回転するものの、上記回転を急激に
行なうと、減速歯車列に通常の駆動トルク以上の過度の
回転トルクが作用して、上記減速歯車列を構成する歯車
の損傷を招くという問題点がある。

【０００３】そこで、従来よりこの種の減速機構付きモ
ータにあっては、通常減速歯車列の出力軸に、外部から
当該出力軸に強制的かつ急激な回転トルクが作用した際
に、スリップを生じて、モータのロータ側への回転トル
クの伝達を遮断するクラッチ機構が設けられている。図
６および図７は、従来のこの種のクラッチ付きモータを
示すものである。これらの図において、このクラッチ付
きモータは、有底円筒状のケーシング１の底部に、コイ
ル２が巻回されたボビン３内に永久磁石を有するロータ
が回転自在に設けられた周知のモータ５が組込まれ、こ
のモータ５上に配設された中蓋６上に、上記ロータの歯
車４と歯合する複数の歯車からなる減速歯車列７が組込
まれたものである。ここで、上記歯車は、それぞれ中蓋
６に立設されたピン６ａに回転自在に支承されており、
一方にピニオンが形成され、かつ他方により大径のスパ
ーギアが形成されている。そして、各歯車は、そのスパ
ーギアをモータ５側に隣接する歯車のピニオンに歯合さ
せ、かつそのピニオンを減速歯車列７の出力軸１１側に
隣接する歯車のスパーギアに歯合させて配列されてい
る。さらに、スパーギア１２のみを有する最終段の歯車
９は、その出力軸１１をケーシング１を塞ぐ蓋（図示を
略す。）の開口部から突出させて設けられている。そし
て、この最終段の歯車９に、上述したクラッチ機構が設
けられている。

【０００４】この歯車９は、図７に示すように、金属製
の上記出力軸１１と、合成樹脂によって成形されたスパ
ーギア１２と、金属製の円板部材からなる２枚の摩擦板
１３との４つの部品によって構成されたものである。こ
の出力軸１１の一端部には、その両側面が切り欠かれて
図示されないエアコンのルーバ等の被駆動部材の回転軸
と一体的に係合するキー部１１ａが形成されており、多
端部にその一側部が切り欠かれたギア取付部１１ｂが形
成されている。そして、このギア取付部１１ｂに、上記
スパーギア１２を間に挟んで一対の摩擦板１３、１３が
取付けられている。ここで、上記ギア取付部１１ｂが挿
通される摩擦板１３の孔部は、当該ギア取付部１１ｂの
外形と一致する非円形に形成されており、上記摩擦板１
３、１３は出力軸１１と一体的に回転するようになって
いる。

【０００５】他方、上記スパーギア１２の孔部は円形に
形成されており、これにより上記スパーギアは、ギア取
付部１１ｂに回転自在に外装されている。このスパーギ
ア１２の軸線方向両端面の外周側には、それぞれ円環状
の凸部１２ａが形成されている。そして、上記スパーギ
ア１２は、上記摩擦板１３、１３に挟持された状態で、
一方の摩擦板１３の中央部１３ａが他方の摩擦板１３側
に向けて加締められることにより、当該摩擦板１３と凸
部１２ａとの間の摩擦力によってその自由な回転が拘束
された状態で、上記摩擦板１３、１３を介して出力軸１
１のギア取付部１１ｂに取付けられている。そして、上
記出力軸１１における上記摩擦板１３および凸部１２ａ
が形成されたスパーギア１２によって、このクラッチ付
きモータにおけるクラッチ機構が構成されている。

【０００６】上記構成からなる従来のクラッチ付きモー
タにあっては、モータ５を駆動させた際には、その回転
トルクが減速歯車列７を介して最終段の歯車９のスパー
ギア１２に伝えられ、その凸部１２ａおよび摩擦板１３
との間の摩擦力によって出力軸１１が一体に回転するこ
とにより、リンクを介したルーバの開閉駆動や、弁軸や
ターンテーブル等の回転駆動を行なうようになってい
る。また、例えばモータ５が停止状態にある時に、ルー
バ等を手動でゆっくり開閉する場合のように、外部から
出力軸１１に非常にゆっくりな回転が加わった場合に
は、出力軸１１と一体に回転する摩擦板１３とスパーギ
ア１２の凸部１２ａとの間の摩擦力によって、上記スパ
ーギア１２も一体に回転し、この回転が減速歯車列７を
介してロータの歯車４に伝えられ、上記ロータが空回転
するようになっている。そして、上記ルーバ等を急激に
開閉した場合のように、外部から上記出力軸１１に瞬間
的に上記駆動時の回転トルクよりも大きな回転トルクが
作用した場合には、摩擦板１３と凸部１２ａとの間でス
リップが生じ、この結果モータ５のロータ側への回転が
遮断されて減速歯車列７における歯車の損傷を防止する
ようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような、従来のク
ラッチ付きモータにあっては、摩擦板１３の加締め力が
弱いと、通常のモータ５による回転駆動時においても凸
部１２ａと摩擦板１３との間でスリップが生じるおそれ
があり、他方上記加締め力が強過ぎると、逆に外部から
大きな回転トルクが作用した場合にも、摩擦板１３と凸
部１２ａとの間のクラッチ機構が円滑に作用しないで歯
車の損傷を招くという問題点が生じてしまう。このた
め、上記摩擦板１３に対する最適な加締め力を見出す作
業に手間を要して面倒であるとともに、その組立にも多
くの手間を要して生産性に劣るという問題点があった。
加えて、上記クラッチ機構を構成するために、スパーギ
ア１２に加えて追加的な部品である金属製の摩擦板１
３、１３を必要とするために、構造が複雑化するととも
に、部品点数が増加して部品管理の煩雑さと製造単価の
上昇とを招いてしまうという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記従来のクラッチ付きモータ
が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、構造
が簡易で部品点数の低減化を図ることができるととも
に、組立が容易で、かつ確実に減速歯車列における損傷
を防止することができるとともに、当該クラッチの着脱
トルクを自由に設定することができるクラッチ付きモー
タを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るクラッチ付きモータは、モータのロータ歯車に複
数の歯車からなる減速歯車列が歯合され、上記減速歯車
列の最終段に設けられて被駆動部材が連結される出力軸
に、過度の回転トルクが作用した際に上記モータのロー
タ側への上記回転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構
が設けられ、このクラッチ機構が設けられた出力軸が、
外周部に摩擦板が形成された軸部材と、上記軸部材の摩
擦板に外装されて相対的に摺動自在に設けらるととも
に、外周部に上記減速歯車列と歯合する歯車が形成され
た歯車部材と、これら軸部材および歯車部材の一方を他
方側に付勢して上記摩擦板と上記歯車部材との間に摩擦
力を付与する付勢部材とを有してなることを特徴とする
ものである。

【００１０】ここで、請求項２に記載の発明は、上記軸
部材が弾性体によって形成されており、かつ上記摩擦板
の内方に空間部が形成されるとともに、当該空間部に、
上記摩擦板を径方向外方に押圧して歯車部材との間に摩
擦力を付与する付勢部材が組込まれていることを特徴と
するものであり、さらに請求項３に記載の発明は、上記
付勢部材が、縮められた状態で空間部内に組込まれて、
摩擦板を径方向外方に押圧するスプリングであることを
特徴とするものである。

【００１１】請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチ
付きモータにおいては、クラッチ機構が設けられた減速
歯車列の出力軸を、外周部に摩擦板が形成された軸部材
の上記摩擦板に、外周部に歯車が形成された歯車部材を
相対的に摺動自在に外装するとともに、付勢部材によっ
て、上記軸部材および歯車部材の一方を他方側に付勢し
て上記摩擦板と上記歯車部材との間に摩擦力を付与して
いるので、モータを駆動させた場合や、外部から出力軸
に非常にゆっくりとした回転が加わった場合には、上記
付勢部材によって生じる摩擦力により、軸部材と歯車部
材とが一体的に回転し、この結果上記回転が出力軸側あ
るいは逆にモータ側に伝えられる。

【００１２】そして、外部から上記出力軸の軸部材に、
急激に上記摩擦力よりも大きな回転トルクが作用した場
合には、歯車部材側は、減速歯車列を介してモータのロ
ータ側に連結されていて上記回転トルクに対して抗する
ため、この結果上記軸部材から作用する過度の回転トル
クによって、軸部材の摩擦板が歯車部材に対して滑りを
生じ、瞬間的に軸部材のみが、ある角度だけ円滑に空転
する。これにより、モータのロータ側への急激な回転の
伝達が遮断され、減速歯車列における歯車の損傷が防止
される。この際に、上記摩擦板の歯車部材と当接する面
積や表面粗さ、さらには付勢部材の材質等を適宜設定す
ることにより、出力軸に作用する外力の程度や、モータ
自体の駆動トルク、あるいは減速歯車列における歯車強
さ等の各種の使用条件に応じて、外部から過度の回転力
が作用した場合における上記クラッチ機構の動作条件を
自由に設定することができる。

【００１３】したがって、上記クラッチ付きモータによ
れば、構造が簡易で部品点数の低減化を図ることができ
るとともに、組立が容易で、かつクラッチの着脱トルク
を自由に選択することができる。ここで、請求項２に記
載のクラッチ付きモータにおいては、上記軸部材として
弾性体を用い、上記摩擦板の内方に形成した空間部に上
記摩擦板を径方向外方に押圧する付勢部材を組込んでい
るので、付勢部材を歯車部材側に設けて当該歯車部材を
軸部材の摩擦板側に押圧する場合と比較して、出力軸全
体がよりコンパクトになる。また、同一の付勢部材を用
いた場合においても、上記空間部内における当該付勢部
材の組込み位置、換言すれば摩擦板に対する作用位置を
調整するのみで、上述したクラッチの着脱トルクを変更
することが可能になる。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明のように、
上記付勢部材として、汎用で安価なスプリングを用いれ
ば、よりコストの低減化を図ることができるとともに、
組み立てが容易であり、またこのスプリングの材質や肉
厚、径、あるいは長さ寸法等を適宜選択してその付勢力
を変化させることにより、上記クラッチの着脱トルクを
自由に設定することができるために一層好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本発明に係るクラ
ッチ付きモータの第一の実施形態における要部を示すも
ので、その他の構造については、図６に示したものと同
様であるために、説明中に同一符号を用いてその説明を
省略する。このクラッチ付きモータにおいては、図６に
示した減速歯車列７の出力軸１１に代えてクラッチ機構
が設けられた出力軸２０が配設されている。このクラッ
チ機構が設けられた出力軸は、図１〜図５に示すよう
に、被駆動部材と係合する軸部材２１と、外周に上記減
速歯車列７の最終段の歯車と歯合するスパーギア（歯
車）２２が形成された歯車部材２３と、軸部材２１を歯
車部材２３側に付勢してこれらの間に摩擦力を付与する
スプリング（付勢部材）２４とから概略構成されたもの
である。

【００１６】上記軸部材２１は、中心部に中蓋６に立設
されたピン６ａが挿入される穴部２５が形成された円柱
状の部材で、弾性体であるＰＯＭ（ポリオキシメチレ
ン）等のエンジニアリングプラスチックによって一体に
成形されたものである。この軸部材２１の上端部には、
エアコンルーバ等の被駆動部材の回転軸と一体的に係合
するキー部２６が形成されており、このキー部２６の下
方側に、順次大径部２７とこの大径部２７よりも小径な
軸部２８が形成されている。そして、大径部２７の下面
には、それぞれ中心角が約１２０゜〜１３０゜の範囲の
円筒状をなす２本の可撓部２９が、軸部２８を囲繞する
ようにして、中心軸線に対して対称に形成されている。
これにより、可撓部２９と軸部２８との間には、空間部
３０が形成されている。そして、可撓部２９の図中下端
部には、上記大径部２７よりも幾分拡径された摩擦板３
１が形成されている。ちなみに、この軸部材２１におい
ては、摩擦板３１が形成された部分が拡径されているこ
とにより、当該軸部材２１が歯車部材２３または上記ケ
ーシング１を塞ぐ蓋（図示を略す。）の開口部から抜け
ないような構造になっている。

【００１７】他方、歯車部材２３は、図４に示すように
外観略円筒状の部材で、本体部２３ａと外周部に形成さ
れたスパーギア２２とが、焼結体によって一体に成形さ
れている。ちなみに、この歯車部材２３としては、上記
スプリング２４から軸部材２１の可撓部２９を介して作
用する付勢力に対向して、充分な強度を有する材質のも
のであればよく、モータの使用条件に応じて、硬質の合
成樹脂や各種の金属製のものが適用可能である。この歯
車部材２３は、軸線方向の長さ寸法が、上記可撓部２９
の長さ寸法とほぼ等しく設定されており、また本体部２
３ａの内周面２３ｂは、可撓部２９およびその摩擦板３
１と対応する形状に形成されている。また、図５は、ス
プリング２４を示すもので、円筒状の外周が軸線方向に
切り欠かれることにより、縮径された際に外方に付勢力
を生じるものである。このスプリング２４は、要求され
る付勢力に応じて、ＳＵＳ等の所望の付勢力を有する金
属によって形成されたものであり、その長さ寸法は、上
記空間部３０における軸線方向の長さ寸法より短く形成
されている。

【００１８】そして、上記出力軸２０は、図１に示すよ
うに、軸部材２１のキー部２６側から歯車部材２３が挿
通されて、可撓部２９の外周に相対的に摺動自在に外装
されるとともに、軸部材２１の空間部３０内に、スプリ
ング２４が縮められた状態で挿入されて一体に組み立て
られている。これにより、軸部材２１の可撓部２９がス
プリング２４によって径方向外方に付勢され、摩擦板３
１が歯車部材２３の内周面２３ｂに押圧されることによ
り、摩擦板３１と歯車部材２３の内周面２３ｂとの間に
は、所定の摩擦力が付与されている。このようにして構
成された出力軸２０は、ピン６ａによって中蓋６に回転
自在に配設されるとともに、歯車部材２３のスパーギア
２２を上記減速歯車列７の最終段の歯車と歯合させ、そ
の軸部材２１のキー部２６をケーシング１を塞ぐ蓋の開
口部から突出させた状態で、上記ケーシング１内に組込
まれている。

【００１９】上記構成からなるクラッチ付きモータにお
いては、クラッチ機構が設けられた減速歯車列７の出力
軸２０を、軸部材２１の摩擦板３１に、外周部にスパー
ギア２２が形成された歯車部材２３を相対的に摺動自在
に外装するとともに、スプリング２４によって、軸部材
２１の可撓部２９を歯車部材２３側に付勢して摩擦板３
１と歯車部材２３との間に摩擦力を付与しているので、
通常のモータ５を駆動した状態においては、スプリング
２４によって生じる上記摩擦力により、軸部材２１と歯
車部材２３とが一体的に回転し、この結果軸部材２１と
係合したリンクを介してエアコンのルーバを開閉駆動し
たり、あるいは弁軸やターンテーブル等を回転駆動す
る。また、例えばモータ５が停止状態にある時に、上記
ルーバを手動でゆっくりと開閉する場合のように、外部
から出力軸２０に非常にゆっくりとした回転が加わった
場合にも、同様にして上記軸部材２１および歯車部材２
３が一体に回転するために、出力軸２０の回転が上記減
速歯車列７を介してロータの歯車４に伝えられて上記ロ
ータが空回転する。

【００２０】これに対して、外部から上記減速歯車列７
の出力軸２０の軸部材２１に、急激に上記摩擦力よりも
大きな回転トルクが作用した場合には、歯車部材２３側
は、減速歯車列７を介してモータ５のロータ４側に連結
されていて上記回転トルクに対して抗するため、この結
果軸部材２１から作用する過度の回転トルクによって、
軸部材２１の摩擦板３１が歯車部材２３の内周面２３ｂ
上を滑り、瞬間的に軸部材２１のみが、ある角度だけ滑
らかに空転する。これにより、モータ５のロータ４側へ
の急激な回転の伝達が遮断され、減速歯車列７における
歯車の損傷が防止される。

【００２１】このように、上記構成からなるクラッチ付
きモータによれば、従来のものと比較して、構造が極め
て簡易であるとともに、部品点数を減少させて製造単価
の低減化を図ることができ、かつ組立が容易であるとと
もに、外部から出力軸２０の軸部材２１側に過度の回転
力が作用した場合においても、確実に後段の減速歯車列
７における損傷を防止することができる。

【００２２】しかも、摩擦板３１の歯車部材２３と当接
する面積や表面粗さ、さらにはスプリング２４の材質や
肉厚、径、あるいは長さ寸法等を適宜選択してその付勢
力を変化させ、摩擦板３１と歯車部材２３との間に生じ
る摩擦力を調整することにより、出力軸２０に作用する
外力の程度や、モータ自体の駆動トルク、あるいは減速
歯車列７における歯車強さ等の各種の使用条件に応じ
て、外部から過度の回転力が作用した場合における上記
クラッチ機構の動作条件を自由に設定することができ
る。また、同一形状のスプリング２４を用いた場合にお
いても、空間部３０内におけるスプリング２４の組込み
深さ位置、すなわち可撓部２８に対する作用位置を調整
するのみで、上述したクラッチの着脱トルクを適宜変更
することもできる。また、この軸部材２１においては、
可撓部２９の摩擦板３１が形成された部分を拡径して形
成しているので、軸部材２１が歯車部材２３または上記
ケーシング１を塞ぐ蓋の開口部から抜け出てしまうこと
を確実に防止することができる。

【００２３】なお、上記実施の形態においては、軸部材
２１の可撓部２９および摩擦板３１を２本形成した場合
についてのみ説明したが、これに限るものではなく、上
述したように、想定される外力に応じて、適宜３本以上
形成したり、あるいは軸部材２１を弾力性に富む軟質な
素材によって形成した場合には、可撓部を円筒状に形成
して、この可撓部に全周にわたる環状の摩擦板を形成し
てもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のい
ずれかに記載のクラッチ付きモータによれば、構造が簡
易で部品点数の低減化を図ることができるとともに、組
立が容易で、かつ確実に減速歯車列における損傷を防止
することができ、さらにはモータの使用条件に応じて、
外部から過度の回転力が作用した場合における上記クラ
ッチ機構の動作条件を自由に設定することができる。ま
た特に、請求項２に記載のクラッチ付きモータによれ
ば、出力軸全体をよりコンパクトに構成することがで
き、さらに請求項３に記載の発明によれば、汎用で安価
なスプリングを用いているので、よりコストの低減化を
図ることができて経済的であるといった効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクラッチ付きモータの一実施形態
におけるクラッチ機構部分を示す縦断面図である。

【図２】図１の軸部材を示す縦断面図である。

【図３】図２の底面図である。

【図４】図１の歯車部材を示す縦断面図である。

【図５】図１のスプリングを示す斜視図である。

【図６】従来のクラッチ付きモータを示す一部切り欠い
た斜視図である。

【図７】図６のクラッチ機構部分を示す断面図である。

【符号の説明】

４ ロータの歯車 ５ モータ ６ａ ピン ７ 減速歯車列 ２０ 出力軸 ２１ 軸部材 ２２ スパーギア（歯車） ２３ 歯車部材 ２４ スプリング（弾性部材） ２９ 可撓部 ３０ 空間部 ３１ 摩擦板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのロータ歯車に複数の歯車からな
   る減速歯車列が歯合され、上記減速歯車列の最終段に設
   けられて被駆動部材が連結される出力軸に、過度の回転
   トルクが作用した際に上記モータのロータ側への上記回
   転トルクの伝達を遮断するクラッチ機構が設けられたク
   ラッチ付きモータであって、 上記クラッチ機構が設けられた出力軸は、外周部に摩擦
   板が形成された軸部材と、上記軸部材の摩擦板に外装さ
   れて相対的に摺動自在に設けられるとともに、外周部に
   上記減速歯車列と歯合する歯車が形成された歯車部材
   と、これら軸部材および歯車部材の一方を他方側に付勢
   して上記摩擦板と上記歯車部材との間に摩擦力を付与す
   る付勢部材とを有してなることを特徴とするクラッチ付
   きモータ。
2. 【請求項２】 上記軸部材は、弾性体によって形成さ
   れ、かつ上記摩擦板の内方に空間部が形成されるととも
   に、当該空間部に、上記摩擦板を径方向外方に押圧して
   上記歯車部材との間に摩擦力を付与する付勢部材が組込
   まれていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ
   付きモータ。
3. 【請求項３】 上記付勢部材は、縮められた状態で上記
   空間部内に組込まれて上記摩擦板を径方向外方に押圧す
   るスプリングであることを特徴とする請求項２に記載の
   クラッチ付きモータ。