KR102171558B1 - 모터 유닛 - Google Patents

Abstract

[과제] 역회전한 로터를 다른 부재에 충돌시켜 정회전으로 수정하는 모터 유닛에 있어서, 로터가 충돌할 때에 발생하는 충돌음을 경감한다.
[해결 수단] 구동원인 AC 모터와, 상기 AC 모터의 역회전을 정회전으로 수정하는 역회전 방지 기구를 구비하고, 상기 역회전 방지 기구는, 상기 AC 모터의 로터의 외면에 마련된 오목부 또는 볼록부인 걸림 결합부와, 상기 로터가 역회전하였을 때에 상기 걸림 결합부의 주회 궤도에 진입하여 상기 걸림 결합부와 충돌하는 스토퍼 부재를 갖고, 상기 스토퍼 부재는, 본체부와, 해당 본체부보다도 용이하게 탄성 변형되는 완충부를 갖고, 상기 걸림 결합부는 상기 완충부에 충돌하는 것을 특징으로 하는 모터 유닛에 의하여 해결한다.

Description

모터 유닛{MOTOR UNIT}

본 발명은 모터 유닛에 관한 것이다.

종래부터, 모터의 회전을 출력축에 전달하는 기어 트레인을 구비한 기어드 모터가 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1). 특허문헌 1에 나타내는 기어드 모터(1)는, 구동원으로서 AC 동기 모터가 이용되고 있으며, 로터(11)의 역회전을 정회전으로 수정하는 역회전 방지 기구(로터(11)의 맞닿음면(11h), 부채 기어(25)의 돌기(25c))를 구비하고 있다.

일본 특허 공개 제2002-10572호 공보

단상 AC 동기 모터는, 시동 시에 회전하는 방향이 정해지지 않기 때문에, 모터의 역회전을 방지하기 위한 기구가 별도로 필요해진다. 특허문헌 1과 같이, 역회전한 로터(11)의 맞닿음면(11h)을 부채 기어(25)에 충돌시켜 그 반동으로 로터(11)를 정회전으로 수정하는 기구를 이용하는 경우, 로터(11)가 부채 기어(25)에 충돌하였을 때에 발생하는 충돌음이 크다는 과제가 있다.

상기 문제를 감안하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 역회전한 로터를 다른 부재에 충돌시켜 정회전으로 수정하는 모터 유닛에 있어서, 로터가 충돌할 때에 발생하는 충돌음을 경감하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 모터 유닛은, 구동원인 AC 모터와, 상기 AC 모터의 역회전을 정회전으로 수정하는 역회전 방지 기구를 구비하고, 상기 역회전 방지 기구는, 상기 AC 모터의 로터의 외면 또는 해당 로터와 일체로 회전하는 부재의 외면에 마련된 오목부 또는 볼록부인 걸림 결합부와, 상기 로터가 역회전하였을 때에 상기 걸림 결합부의 주회 궤도에 진입하여 상기 걸림 결합부와 충돌하는 스토퍼 부재를 갖고, 상기 스토퍼 부재는, 본체부와, 해당 본체부보다도 용이하게 탄성 변형되는 완충부를 갖고, 상기 걸림 결합부는 상기 완충부에 충돌하는 것을 특징으로 한다.

스토퍼 부재에 본체부보다도 탄성 변형되기 쉬운 완충부를 마련하여, 역회전한 로터의 걸림 결합부를 이 완충부에 충돌시킴으로써, 걸림 결합부가 충돌하였을 때에 발생하는 충돌음을 경감할 수 있다.

이때, 상기 완충부는, 상기 본체부로부터 연장 돌출된 캔틸래버 형태의 암부이고, 상기 걸림 결합부는, 상기 암부의 자유 단인 선단부에 충돌하는 것이 바람직하다.

완충부를, 그 기단이 본체부에 고정되고 선단이 자유 단으로 된 캔틸래버 형태 구조로 함으로써, 완충부의 양단이 본체부에 고정되는 구조보다도 완충부를 변형되기 쉽게 할 수 있다. 그리고 완충부(암부) 중 특히 변형되기 쉬운 자유 단에 걸림 결합부를 충돌시킴으로써, 충돌 시에 발생하는 충돌음을 경감할 수 있다.

이때, 상기 암부의 상기 선단부는, 상기 걸림 결합부와 점 또는 선으로 접촉하는 형상인 것이 바람직하다.

암부의 선단부와 걸림 결합부가 충돌할 때의 접촉 면적을 작게 함으로써, 이들이 충돌하였을 때의 충돌음을 보다 작게 억제할 수 있다.

또한 상기 암부는 상기 본체부로부터 역ㄷ자형 또는 U자형으로 연장 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

암부를 역ㄷ자형 또는 U자형으로 형성함으로써 암부의 고정 단으로부터 자유 단까지의 길이를 길게 할 수 있어, 암부의 선단(자유 단)이 보다 변형되기 쉬워진다. 이것에 의하여, 걸림 결합부가 충돌하였을 때에 발생하는 충돌음을 경감할 수 있다.

또한 상기 암부는 상기 본체부로부터 산형으로 만곡되도록 연장 돌출되고, 상기 암부는, 그 산형의 정상부를 경계로 하는 밑동측의 부분인 고정 단측보다도, 상기 선단부를 포함하는 선단측의 부분인 자유 단측이 더 긴 것이 바람직하다.

암부를 산형으로 만곡시키고 그 자유 단측을 고정 단측보다도 길게 마련함으로써, 암부의 자유 단측을 보다 구부러지기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의하여, 걸림 결합부가 암부에 충돌할 때의 충격이 암부의 자유 단측의 변형에 의하여 완화되어 충돌음이 경감된다.

또한 상기 암부의 상기 고정 단측 및 상기 자유 단측은, 연장 돌출 방향에 직교하는 방향의 단면적이 대략 동일한 것이 바람직하다.

암부의 자유 단측뿐 아니라 고정 단측도 자유 단측과 마찬가지로 변형 가능한 굵기로 함으로써, 암부의 그 전체 길이를 휘게 하여 충돌 시의 충격을 흡수할 수 있다. 이것에 의하여, 자유 단측만이 구부러지는 구성에 비해 충돌음을 보다 작게 억제할 수 있다.

또한 상기 암부의 상기 자유 단측은, 상기 선단부가 상기 걸림 결합부와 충돌하였을 때에 상기 본체부에 근접하도록 탄성 변형되고, 상기 자유 단측과 상기 본체부 사이에는, 상기 선단부가 상기 걸림 결합부와 충돌하였을 때에 상기 자유 단측이 변형에 의하여 이동하는 평균 이동 폭보다도 넓은 간극이 마련되어 있는 것이 바람직하다.

걸림 결합부가 암부의 선단부에 충돌하고, 이것에 의하여 변형된 암부가 다시 본체부에 충돌하면, 충돌음이 시간 차를 두고 2회 생기게 된다. 암부의 자유 단측과 본체부 사이에 충분한 너비의 간극을 마련하여, 통상의 충돌로는 암부가 본체부에 도달하지는 않는 구성으로 함으로써 충돌음의 발생원을 감소시킬 수 있다. 또한 암부와 걸림 결합부가 우발적으로 강하게 충돌하여 암부가 본체부에 닿는 위치까지 변형되는 경우에도, 암부는 간극을 거쳐 감속된 후에 본체부에 접촉하기 때문에 본체부와의 충돌음은 작게 억제된다.

또한 상기 스토퍼 부재 또는 상기 로터는, 탄성 변형된 상기 암부가 부딪침으로써, 해당 암부의 변형 가능한 한계 위치를 정하는 변형 제한부를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 암부는, 스토퍼 부재의 본체부보다도 탄성 변형되기 쉽다는 것을 그 특징으로 하고 있다. 이것에 의하여, 걸림 결합부가 충돌하였을 때에 발생하는 충돌음이 경감되는 한편, 걸림 결합부가 기세 좋게 충돌하였을 때나 로터의 토크가 클 때에는, 걸림 결합부가 완충부를 비켜나 역회전을 계속할 우려가 있다. 소정량 변형된 완충부가 부딪침으로써, 완충부의 그 이상의 변형을 저지하는 변형 제한부를 스토퍼 부재 또는 로터에 마련함으로써, 이와 같은 동작 이상을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

이때, 상기 변형 제한부는 상기 스토퍼 부재의 상기 본체부에 마련되고, 상기 암부 및 상기 변형 제한부 중 어느 한쪽은, 다른 쪽과의 접촉부가, 해당 다른 쪽에 점 또는 선으로 접촉하는 형상인 것이 바람직하다.

암부와 변형 제한부가 충돌할 때의 접촉 면적을 작게 함으로써, 이들이 충돌하였을 때의 충돌음을 보다 작게 억제할 수 있다.

또한 상기 변형 제한부는 상기 스토퍼 부재의 상기 본체부에 마련되고, 상기 암부는, 상기 선단부보다도 밑동측의 부분이 상기 변형 제한부에 접촉하는 것이 바람직하다.

걸림 결합부와의 충돌에 의하여 암부가 탄성 변형될 때에는, 그 선단부가 가장 고속으로 이동한다. 암부의 선단부가 아니라 선단부보다도 밑동측의 부분을 본체부의 변형 제한부에 접촉시킴으로써, 암부가 본체부에 충돌할 때의 기세를 경감할 수 있다.

또한 본 발명의 모터 유닛은, 상기 AC 모터가 단상 AC 동기 모터이고, 상기 걸림 결합부는, 상기 로터의 사점을 피한 위치에서 상기 완충부와 충돌하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

구조가 단순한 단상 AC 동기 모터를 구동원으로서 채용함으로써 부품 비용을 억제할 수 있다. 한편, 스토퍼 부재에 역회전이 저지되었을 때의 로터의 배치 각도가 로터의 사점(소위 데드 포인트)에 겹쳐진 경우, 로터가 시동 불능에 빠질 우려가 있다. 로터의 사점을 피한 위치에서 스토퍼 부재에 걸림 지지부를 충돌시킴으로써, 이와 같은 동작 이상을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

이와 같이 본 발명에 따른 모터 유닛에 의하면, 역회전한 로터를 다른 부재에 충돌시켰을 때에 발생하는 충돌음을 경감하는 것이 가능해진다.

도 1은 실시 형태에 따른 배수 밸브 구동 장치의 내부 구조를 도시하는 평면도이다.
도 2는 배수 밸브 구동 장치의 전개 단면도이다.
도 3은 모터의 구조를 도시하는, 측면에서 본 단면도이다.
도 4는 유성 기어 기구의 구조를 도시하는, 측면에서 본 단면도이다.
도 5는 모터가 역회전하였을 때의 필터 기구의 동작을 도시하는 평면도이다.
도 6은 모터가 정회전하였을 때의 필터 기구의 동작을 도시하는 평면도이다.
도 7은 배수 밸브를 구동하고 있을 때의 클러치 기구의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
도 8은 배수 밸브를 구동하고 있을 때의 클러치 기구의 동작 상태를 도시하는 측면도이다.
도 9는 배수 밸브의 개방 상태를 유지하고 있을 때의 클러치 기구의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
도 10은 배수 밸브의 개방 상태를 유지하고 있을 때의 클러치 기구의 동작 상태를 도시하는 측면도이다.
도 11은 부채형 기어의 구조를 도시하는 평면도 및 사시도이다.
도 12는 변형예에 따른 부채형 기어의 구조를 도시하는 평면도 및 사시도이다.
도 13은 로터 마그네트의 걸림 결합부와의 충돌에 의하여 암부가 탄성 변형되는 모습을 도시하는 부분 확대 평면도이다.
도 14는 암부의 다른 변형예를 도시하는 평면도이다.

(구성 개요)

이하, 본 발명에 따른 모터 유닛의 실시 형태에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 모터 유닛을 그 일부에 구비하는 배수 밸브 구동 장치(900)의 내부 구조를 도시하는 평면도이다. 도 2는, 배수 밸브 구동 장치(900)의 전개 단면도이다. 또한 이하의 설명에 있어서의 「상」 및 「하」란, 도 2에 있어서의 상하 방향을 말하는 것으로 한다.

배수 밸브 구동 장치(900)는, 모터(100)의 구동력에 의하여 외부 부재인 배수 밸브 V를 개방하는 장치이다. 본 실시 형태의 배수 밸브 V는 그 초기 상태에 있어서 폐색되어 있으며, 또한 도시하지 않은 밀어붙임 수단에 의하여 배수 밸브 V에는, 항시 이를 폐색시키는 방향으로 밀어붙임 힘이 작용하고 있다. 배수 밸브 구동 장치(900)는 이와 같은 밀어붙임 힘에 저항하여 배수 밸브 V를 견인함으로써 이를 개방시키고, 또한 그 개방 상태를 유지한다.

배수 밸브 구동 장치(900)는, 구동원인 모터(100), 모터(100)의 구동력을 피구동체인 배수 밸브 V에 전달하는 동력 전달 경로인 제1 경로 P₁, 제1 경로 P₁에 의한 구동력의 전달을 「연결」 상태 또는 「단절」 상태로 전환하는 클러치 기구 C, 모터(100)의 정회전 시의 구동력을 제1 경로 P₁에 전달시키는 필터 기구 F, 및 필터 기구 F에 모터(100)의 구동력을 전달하는 동력 전달 경로인 제2 경로 P₂를 구비하고 있다.

(모터)

도 3은, 모터(100)의 구조를 도시하는, 측면에서 본 단면도이다. 모터(100)는, 후술하는 필터 기구 F의 일부인 역회전 방지 기구 S에 의하여 회전 방향이 일 방향으로 제어되는 단상 AC 동기 모터이다. 본 예에서는, 이들 모터(100) 및 역회전 방지 기구 S가 본 발명의 모터 유닛을 구성하고 있다.

모터(100)는, 상부가 개구된 대략 컵 형상의 금속제의 모터 케이스(190), 모터 케이스(190)의 내주면을 따라 배치된 원환 형상의 스테이터(110), 스테이터(110)의 내측에 배치된 로터(120), 및 로터(120) 내에 배치되어 로터(120)와 회전 중심을 같이 하는 회전체인 유도 회전체(150)에 의하여 구성되어 있다.

모터 케이스(190)는, 로터(120)를 회전 가능하게 지지하는 로터 지지축(131)을 갖고 있다. 로터 지지축(131)은, 스테인리스 등의 금속으로 형성된 고정축이며, 모터 케이스(190)의 저부 중앙에 그 기단부가 압입 고정되어 있다. 또한 스테이터(110)의 상면에는, 배수 밸브 구동 장치(900)를 구성하는 다른 회전 부재나, 회동 부재를 지지하는 지지축·베어링이 기립 설치되어 있다.

로터(120)는 로터 마그네트(121), 로터 보스(122) 및 자기 유도 마그네트(123)에 의하여 구성되어 있다.

로터 마그네트(121)은, 영구 자석을 포함하는 대략 원통 형상의 부재이다. 로터 마그네트(121)은, 그 외주면을 스테이터(110)의 내주면에 대향시켜 배치되어 있으며, 스테이터(110)가 발생시키는 자계에 의하여 회전한다.

로터 마그네트(121)의 상단에는, 그 외주면측의 테두리부에, 후술하는 역회전 방지 기구 S(필터 기구 F)의 일부를 구성하는 절결형 오목부인 걸림 결합부(121a)가 마련되어 있다. 걸림 결합부(121a)는 로터 마그네트(121)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 4개소 마련되어 있다.

로터 보스(122)는, 로터 마그네트(121)과 함께 인서트 성형된 수지제의 축체이며, 모터(100)의 출력축이다. 로터 보스(122)는 그 직경 방향 중심에, 축선 방향으로 관통된 축 구멍(122b)을 갖고 있으며, 축 구멍(122b)에는 로터 지지축(131)이 삽통되어 있다. 로터 보스(122) 및 로터 마그네트(121)은, 이들의 하단부로부터 서로 다른 쪽 부재측을 향하여 직경 방향으로 연장된 부분이 결합되어 있으며, 이러한 결합부는 로터(120)의 저부(120a)를 구성하고 있다. 이것에 의하여, 로터(120)의 내부에는, 상부가 개구된 대략 원기둥 형상의 공간이 형성되어 있다. 또한 로터 보스(122)의 상면에는, 로터 보스(122)에 인접하는 기어 부재인 클러치 기어(200)에 모터(100)의 구동력을 전달하는 복수의 볼록부인 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)가 형성되어 있다.

자기 유도 마그네트(123)은, 로터 마그네트(121)의 내주면에 첩착된 환형 영구 자석이다.

자기 유도 마그네트(123)의 내측에는 유도 회전체(150)가 배치되어 있다. 유도 회전체(150)는, 유도 링부 R, 및 유도 링부 R과 함께 인서트 성형된 수지제의 축체인 보스부(153)에 의하여 구성되어 있다. 유도 회전체(150)는, 자기 유도 마그네트(123)이 회전함으로써 생기는 와전류의 전자기 유도 작용에 의하여 로터(120)에 동반하여 회전한다.

유도 링부 R은, 대략 원통 형상의 구리관(151), 및 구리관(151)의 통 내에 압입되는 대략 원통 형상의 철관(152)에 의하여 구성되어 있다. 구리관(151)은, 비자성 도체인 구리를 포함하는 유도체이다. 철관(152)은, 강자성체인 철제의 부재이며, 자기 유도 마그네트(123)의 자기 흡인력이 작용하는 백 요크부이다.

보스부(153)는, 그 직경 방향 중심을 따라 관통된 축 구멍(153b)을 갖고 있으며, 축 구멍(153b)에는 로터 보스(122)가 삽통되어 있다. 보스부(153)는 로터 보스(122)에 의하여 스러스트 방향 및 레이디얼 방향으로 지지되어 있다. 또한 보스부(153)는 로터 보스(122)에 고정되어 있지는 않다. 그 때문에, 유도 회전체(150)는, 유도 회전체(150)에 대한 전자기 유도 작용이, 유도 회전체(150)에 가해진 회전 저항을 상회할 때에 로터(120)에 동반하여 회전한다. 또한 보스부(153)의 상단에는, 역회전 방지 기구 S(필터 기구 F)의 일부를 구성하는 평기어인 기어부(153a)가 마련되어 있다.

(제1 경로)

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 제1 경로 P₁의 구성에 대하여 설명한다. 제1 경로 P₁은, 모터(100)의 정회전 시의 구동력에 의하여 배수 밸브 V를 와이어(450)로 견인하는 출력 경로이다.

제1 경로 P₁은, 구동원측으로부터 배수 밸브 V측을 향하여 모터(100)의 로터(120), 클러치 기어(200), 유성 기어 기구(300), 제1 경로 제4 기어(410)(이하, 단순히 「기어(410)」라 함), 제1 경로 제5 기어(420)(이하, 단순히 「기어(420)」라 함), 윈치 부재(430), 및 와이어(450)에 의하여 구성되어 있다. 또한 와이어(450)의 선단부에는, 배수 밸브 V측에 장착되는 멈춤 쇠(451)가 고정되어 있다.

로터(120)의 로터 보스(122) 상면에 마련된 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)가, 클러치 기어(200)의 하면으로부터 하방으로 돌출된 복수의 볼록부인 종동측 걸림 결합 갈고리(210)와 걸림 결합됨으로써, 모터(100)의 구동력이 클러치 기어(200)에 전달된다.

클러치 기어(200)의 외주면에 형성된 평기어인 기어부(220)는, 유성 기어 기구(300)의 입력부인 입력 기어(311)와 맞물려 있다. 입력 기어(311)는 클러치 기어(200)보다도 대직경의 기어이며, 이것에 의하여 모터(100)의 회전은 감속되어 유성 기어 기구(300)에 입력된다. 그리고 유성 기어 기구(300) 내에서 모터(100)의 회전은 더 감속되어 출력된다.

유성 기어 기구(300)의 출력부인 출력 기어(333)에는 기어(410)의 대직경 기어부(411)가 맞물려 있고, 기어(410)의 소직경 기어부(412)에는 기어(420)의 대직경 기어부(421)가 맞물려 있다. 기어(420)는, 그 세레이션부(422)가, 윈치 부재(430)에 형성된 관통 구멍(431)에 끼워맞춰져 있어서, 기어(420)와 윈치 부재(430)는 둘레 방향으로 일체적으로 회전한다. 이것에 의하여 모터(100)의 회전은 더 감속되어, 와이어(450)를 통하여 배수 밸브 V에 전달된다.

(유성 기어 기구)

유성 기어 기구(300)는 제1 경로 P₁의 일부를 구성함과 함께, 그 차동 기어 구조를 이용하여 후술하는 필터 기구 F의 일부를 구성하고 있다. 도 4는, 유성 기어 기구(300)의 구조를 도시하는, 측면에서 본 단면도이다. 유성 기어 기구(300)는 태양 기어 부재(310), 내기어 부재(320), 3개의 유성 기어(331), 및 유성 캐리어 부재(330)에 의하여 구성되어 있다.

태양 기어 부재(310)는, 태양 기어(312)가 형성된 내통(310a)과, 유성 기어 기구(300)의 입력부인 입력 기어(311)가 외주면에 형성된 외통(310b)이, 이들의 상단부에서 일체화된 이중 통 구조의 기어 부재이다. 외통(310b)의 입력 기어(311)는 클러치 기어(200)의 기어부(220)과 맞물려 있고, 내통(310a)의 태양 기어(312)는 태양 기어 부재(310)의 내부에서 3개의 유성 기어(331)와 맞물려 있다. 이것에 의하여 클러치 기어(200)의 회전은 입력 기어(311)로부터 태양 기어(312)를 거쳐 이들 유성 기어(331)에 전달된다.

내기어 부재(320)는, 그 내주면에 내기어(322)가 형성된 대략 캡 형상의 기어 부재이다. 내기어 부재(320)는, 그 상부가 태양 기어 부재(310)의 외통(310b)내에 끼워맞춰져 있으며, 태양 기어 부재(310)로부터 노출된 하단부에는 필터 기어(321)가 형성되어 있다. 필터 기어(321)는, 내기어 부재(320)의 하단부로부터 직경 방향 외측으로 원환형으로 연장 돌출된 플랜지형 평기어이다. 내기어 부재(320)의 내기어(322)는 유성 기어(331)와 맞물려 있고, 필터 기어(321)는, 후술하는 제2 경로 P₂를 구성하는 제2 경로 제4 기어(720)(이하, 단순히 「기어(720)」라 함)의 소직경 기어부(722)와 맞물려 있다.

유성 캐리어 부재(330)는, 유성 기어(331)를 회전 가능하게 지지하는 프레임체인 유성 지지부(332)와, 유성 지지부(332)로부터 하방으로 연장 돌출된, 유성 기어 기구(300)의 출력부인 출력 기어(333)가 일체화된 부재이다. 유성 캐리어 부재(320)의 출력 기어(333)는, 제1 경로 P₁을 구성하는 기어(410)의 대직경 기어부(411)와 맞물려 있다.

유성 기어 기구(300)에 있어서, 입력 기어(311)의 회전, 즉, 태양 기어(312)의 회전이 출력 기어(333)에 전달되는지 여부는, 필터 기어(321)의 각도 위치가 고정되어 있는지 여부에 따라 결정된다. 필터 기어(321)의 회전이 기어(720)의 소직경 기어부(722)에 걸림 지지되면, 필터 기어(321)와 함께 내기어 부재(320)의 내기어(322)의 각도 위치도 고정된다. 필터 기어(321)가 고정되어 있을 때에 태양 기어(312)가 회전하면 그 회전은 유성 기어(331)에 전해지고, 유성 기어(331)는, 고정된 내기어(322)를 따라 공전하여 유성 지지부(332)와 함께 출력 기어(333)를 회전시킨다. 한편, 필터 기어(321)가 고정되어 있지 않을 때에는, 태양 기어(312)의 회전은 유성 기어(331)의 자전을 통해 내기어(322)의 공회전에 의하여 소비되어, 출력 기어(333)에는 전달되지 않는다.

즉, 모터(100)의 정회전 시에 필터 기어(321)를 고정함으로써, 모터(100) 정회전 시의 구동력을 제1 경로 P₁에 전달시킬 수 있고, 모터(100) 역회전 시의 구동력을 내기어(322)의 공회전에 의하여 소실시킬 수 있다.

(제2 경로 및 필터 기구)

이하, 도 5, 도 6, 도 2 및 도 11을 참조하여 제2 경로 P₂ 및 필터 기구 F의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 필터 기구 F는, 모터(100)의 정회전 시의 구동력을 제1 경로 P₁에 전달시키는 기구이다. 제2 경로 P₂는, 이와 같은 필터 기구 F를 작동시키는 출력 경로이다.

필터 기구 F 및 제2 경로 P₂는, 구동원측으로부터 유성 기어 기구(300)측을 향하여 유도 회전체(150), 부채형 기어(600), 부채형 기어(600)에 인접하는 기어 부재인 제2 경로 제3 기어(710)(이하, 단순히 「기어(710)」라 함), 기어(720)(제2 경로 제4 기어(720)), 및 유성 기어 기구(300)의 내기어 부재(320)에 의하여 구성되어 있다.

도 5의 (a)는, 모터(100)가 역회전하였을 때의 필터 기구 F의 동작을 도시하는 평면도이다. 도 5의 (b)는, 필터 기구 F의 일부인 역회전 방지 기구 S를 구성하는 부재를 확대한 부분 확대도이다. 본 예의 역회전 방지 기구 S는, 주로 로터(120)의 걸림 결합부(121a), 부채형 기어(600)의 기어부(611)와 암부(620), 및 유도 회전체(150)에 의하여 구성되어 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서의 모터(100)의 정회전이란, 로터(120)가 도 5에서 보아 시계 방향으로 회전하는 것을 말하고, 모터(100)의 역회전이란, 로터(120)가 도 5에서 보아 반시계 방향으로 회전하는 것을 말한다.

모터(100)가 역회전하면, 이에 동반하여 유도 회전체(150)가 반시계 방향으로 회전한다. 그리고 유도 회전체(150)의 기어부(153a)에 맞물리는 부채형 기어(600)는 시계 방향으로 회동한다. 부채형 기어(600) 측면에 마련된 원호 형상의 절결(612)(도 11 참조)이 기어(710)의 기단부에 맞닿는 위치까지 부채형 기어(600)가 회동하면, 부채형 기어(600)는 그 이상 회동하지 못하게 된다. 그리고 부채형 기어(600)와 맞물리는 유도 회전체(150)도, 그 이후의 회전이 부채형 기어(600)에 의하여 걸림 지지된다.

위에서도 설명한 바와 같이, 유도 회전체(150)의 보스부(153)는 로터 보스(122)에 고정되어 있지는 않으며, 유도 회전체(150)는, 유도 회전체(150)에 대한 전자기 유도 작용이, 유도 회전체(150)에 가해진 회전 저항을 상회할 때 로터(120)에 동반하여 회전한다. 그 때문에, 유도 회전체(150)의 회전이 부채형 기어(600)에 걸림 지지된 후에도 로터(120)는 역회전을 계속한다.

부채형 기어(600)가 기어(710)의 기단부에 맞닿는 위치까지 회동한 상태에서 로터(120)가 역회전하면, 로터(120)의 걸림 결합부(121a)가 부채형 기어(600)의 암부(620)의 선단부(620a)에 충돌한다. 이 충격에 의하여 로터(120)의 회전 방향은 정회전으로 수정된다. 또한 본 예의 걸림 결합부(121a)는 로터(120)의 외면에 마련된 오목부이지만, 본 발명의 걸림 결합부는 로터(120)와 일체로 회전하는 볼록부여도 된다.

도 11은, 부채형 기어(600)의 구조를 도시하는 평면도(도 11의 (a)) 및 사시도(도 11의 (b))이다. 부채형 기어(600)는, 모터(100)가 그 시동 시에 역회전하였을 때에 걸림 결합부(121a)의 주회 궤도에 진입하여 걸림 결합부(121a)와 충돌하는 스토퍼 부재이다. 이하, 도 11 및 도 5를 참조하여 부채형 기어(600)의 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

부채형 기어(600)는, 평면으로 보아 대략 부채형의 본체부(610)와, 본체부(610)로부터 연장 돌출된 암부(620)를 갖고 있다. 암부(620)는, 본체부(610)의 그 부채형의 한쪽 반경 부분을 구성하는 측면으로부터 역ㄷ자형으로 연장되어 있으며, 그 선단은, 본체부(610)를 평면으로 보았을 때에 본체부(610)의 원호 부분의 한쪽 단부의 외측으로 돌아 들어가 있다.

암부(620)는, 본체부(610)보다도 용이하게 탄성 변형되는 완충부이다. 또한 암부(620)는, 그 기단부(620b)가 본체부(610)에 고정된 캔틸래버 형태의 암이고, 선단부(620a)는 자유 단으로 되어 있다. 모터(100)가 역회전하였을 때에는, 암부(620)는, 그 자유 단인 선단부(620a)가 로터(120)의 걸림 결합부(121a)와 접촉한다.

이와 같이 본 예에서는, 본체부(610)보다도 탄성 변형되기 쉬운 암부(620)가 부채형 기어(600)에 마련되어, 역회전한 모터(100)(로터(120))의 걸림 결합부(121a)가 이 암부(620)에 부딪침으로써, 충돌 시에 발생하는 충돌음이 경감된다. 또한 본 예의 암부(620)는, 그 기단이 본체부(610)에 고정된 캔틸래버 형태 구조로 되어 있음으로써, 선단부(620a)를 포함하는 자유 단측(621)이 더 변형되기 쉽게 되어 있다. 그리고 이 선단부(620a)에 걸림 결합부(121a)를 충돌시킴으로써, 충돌 시에 발생하는 충돌음이 경감되어 있다. 이에 더하여, 암부(620)가 역ㄷ자형로 형성되어 있음으로써, 암부(620)의 기단부(620b)로부터 선단부(620a)까지의 길이가 길게 취해져 있다. 이 점에 의해서도 암부(620)는 변형되기 쉽게 되어 있다. 또한 암부(620)의 형상이 U자형이더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수는 있다.

또한 본 예의 암부(620)는 부채형 기어(600)의 측면으로부터 측방(수평 방향)으로 돌출되어 있지만, 예를 들어 배수 밸브 구동 장치(900) 내의 상하 방향의 스페이스에 여유가 있을 때에는, 부채형 기어(600)의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 역ㄷ자형·U자형을 형성하는 암부로 하는 것도 생각할 수 있다.

여기서, 본 예의 걸림 결합부(121a)는, 로터(120)의 사점(소위 데드 포인트)을 피한 위치에서 암부(620)에 충돌하도록 배치되어 있다. 본 예의 배수 밸브 구동 장치(900)에서는, 구조가 단순한 단상 모터를 구동원으로서 채용함으로써 부품 비용이 억제되어 있다. 한편, 암부(620)에 역회전이 저지되었을 때의 로터(120)의 배치 각도가 로터(120)의 사점 위치와 겹쳐진 경우, 로터(120)가 시동 불능에 빠질 우려가 있다. 본 예에서는, 로터(120)의 사점을 피하도록 걸림 결합부(121a)가 배치되어 있음으로써, 이와 같은 동작 이상이 미연에 방지되어 있다.

또한 걸림 결합부(121a)에는, 탄성 변형된 암부(620)가 부딪침으로써, 암부(620)의 변형 가능한 한계 위치를 정하는 변형 제한부 L이 마련되어 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 암부(620)는 탄성 변형되기 쉽도록 고안되어 있으며, 이것에 의하여 걸림 결합부(121a)가 충돌하였을 때에 발생하는 충돌음이 경감되어 있다. 그 반면, 걸림 결합부(121a)가 선단부(620a)에 기세 좋게 충돌하였을 때나 로터(120)의 토크가 클 때에는, 걸림 결합부(121a)가 선단부(620a)를 비켜나 역회전을 계속할 우려가 있다. 변형 제한부 L은, 소정량 변형된 암부(620)가 이것에 부딪침으로써, 암부(620)의 그 이상의 변형을 저지한다. 이것에 의하여 충돌음의 경감과 역회전의 확실한 수정의 양립이 도모되어 있다. 또한 변형 제한부 L은 항시 로터(120)에 마련될 필요는 없으며, 예를 들어 부채형 기어(600)의 본체부(610)에 마련되어 있어도 된다.

부채형 기어(600)의 본체부(610)의 원호에 상당하는 부분에는, 유도 회전체(150)의 기어부(153a)에 맞물리는 기어부(611)가 형성되어 있다. 그리고 걸림 결합부(121a)가 암부(620)에 충돌할 때에는, 부채형 기어(600)는, 기어부(611) 중 톱니 높이가 다른 톱니부보다도 길게 형성된 부분인 긴 톱니 높이부(611a)에서 유도 회전체(150)와 맞물린다. 이것에 의하여, 부채형 기어(600)와 유도 회전체(150)의 맞물림이 충돌의 충격으로 해제되는 것이 방지되어 있다.

또한 부채형 기어(600)의 회동 중심부로부터는 원통 형상의 축체(630)가 상방으로 연장 돌출되어 있다. 축체(630)의 상부에는, 축체(630)의 직경 방향 외측으로 돌출된 걸림 지지편인 정회전 시 걸림 지지편(635)이 형성되어 있다. 또한 부채형 기어(600)의 회동 중심부로부터는 또한, 유도 회전체(150)측의 대략 반대 방향을 향하여 봉형의 레버부(640)가 연장 돌출되어 있다. 레버부(640)의 선단에는, 코일 스프링(690)의 일단이 장착되는 스프링 포스트(641)가 마련되어 있고, 코일 스프링(690)의 타단은, 스테이터(110) 상에 마련된 핀(135)에 장착되어 있다.

기어(710)는 그 상부의 외주면에, 부채형 기어(600)의 정회전 시 걸림 지지편(635)과 걸림 결합 가능한 복수의 걸림 결합 돌기(711)가 형성되어 있다. 또한 기어(710)의 하부에는, 평기어인 기어부(712)가 마련되어 있다.

기어(720)는, 동축 상에 겹쳐진 대직경 기어(721) 및 소직경 기어(722)가 일체 성형된 복합 기어이다. 기어(720)의 대직경 기어(721)는 기어(710)의 기어부(712)와 맞물려 있고, 기어(720)의 소직경 기어(722)는 내기어 부재(320)의 필터 기어(321)와 맞물려 있다.

도 6은, 모터(100)가 정회전하였을 때의 필터 기구 F의 동작을 도시하는 평면도이다. 모터(100)가 정회전하면, 이에 동반하여 유도 회전체(150)가 시계 방향으로 회전한다. 그리고 유도 회전체(150)의 기어부(153a)에 맞물리는 부채형 기어(600)는 반시계 방향으로 회동한다. 또한 이때, 코일 스프링(690)은 부채형 기어(600)에 인장되어, 부채형 기어(600)를 원위치로 복귀시키도록 부채형 기어(600)를 밀어붙인다.

부채형 기어(600)의 정회전 시 걸림 지지편(635)이 기어(710)의 외주면에 맞닿는 위치까지 부채형 기어(600)가 회동하면, 부채형 기어(600)는 그 이상 회동하지 못하게 된다. 그리고 부채형 기어(600)와 맞물리는 유도 회전체(150)도, 그 이후의 회전이 부채형 기어(600)에 의하여 걸림 지지된다. 또한 이 경우에도 로터(120)는 정회전을 계속한다.

부채형 기어(600)의 정회전 시 걸림 지지편(635)이 기어(710)의 외주면에 맞닿으면, 기어(710)의 걸림 결합 돌기(711)가 정회전 시 걸림 지지편(635)에 걸림 결합됨으로써 기어(710)의 회전이 걸림 지지된다. 또한 모터(100)가 정회전하였을 때에는, 기어(710)는, 필터 기어(321)로부터 역류해 온 구동력에 의하여 시계 방향으로 회전하려고 한다.

기어(710)의 시계 방향 회전이 걸림 지지되면, 이에 연동하여 기어(720)와 필터 기어(321)(내기어 부재(320))의 회전도 걸림 지지된다. 이것에 의하여 제1 경로 P₁에 모터(100)의 구동력이 전달되게 된다.

(클러치 기구)

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 배수 밸브 구동 장치(900)의 클러치 기구 C에 대하여 설명한다. 도 7은, 배수 밸브 V를 구동하고 있을 때의 클러치 기구 C의 동작 상태를 도시하는 평면도(도 8을 화살표 B 방향으로 본 도면)이고, 도 8은, 클러치 기구 C의 동일 동작 상태를 도시하는 측면도(도 7을 화살표 A 방향으로 본 도면)이다. 또한 배수 밸브 구동 장치(900)를 정지하였을 때도 클러치 기구 C는, 도 7 및 도 8에 도시하는 상태로 된다. 도 9는, 배수 밸브 V의 개방 상태를 유지하고 있을 때의 클러치 기구 C의 동작 상태를 도시하는 평면도(도 10을 화살표 B 방향으로 본 도면)이고, 도 10은, 클러치 기구 C의 동일 동작 상태를 도시하는 측면도(도 9를 화살표 A 방향으로 본 도면)이다. 또한 도 8 및 도 10에서는 기어(420)의 기재를 생략하고 있다.

클러치 기구 C는, 제1 경로 P₁에 의한 모터(100)의 구동력의 전달을 「연결」 상태 또는 「단절」 상태로 전환하는 기구이다. 클러치 기구 C는, 주로 모터(100)의 로터 보스(122), 제1 경로 P₁에 있어서 로터 보스(122)의 종동측에 인접하는 기어 부재인 클러치 기어(200), 대략 부채형의 판형 부재인 클러치 레버(500)에 의하여 구성되어 있다. 클러치 레버(500)는, 배수 밸브 V의 개폐 상태에 맞추어, 그 기단부의 지지축(136)을 회동 중심으로 하여 소정의 각도 범위 내를 수평 방향으로 왕복 이동하는 부재이다.

로터 보스(122) 및 클러치 기어(200)는 로터 지지축(131)에 의하여 동 축선 상에서 지지되어 있다. 클러치 기어(200)의 축 방향 위치는 고정되어 있지 않아, 클러치 기어(200)는 로터 지지축(131) 상을 상하 방향으로 이동가능하다. 로터 보스(122)의 클러치 기어(200)측의 단면인 상면(122s)과, 클러치 기어(200)의 로터 보스(122)측의 단면인 하면(200s) 사이에는, 이들을 이격 방향으로 밀어붙이는 밀어붙임 부재인 코일 스프링(250)이 배치되어 있다.

로터 보스(122)의 상면(122s)에는, 클러치 기어(200)측으로 돌출된 복수의 볼록부인 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)가 형성되어 있다. 그리고 클러치 기어(200)의 하면(200s)에는, 로터 보스(122)측으로 돌출된 복수의 볼록부인 종동측 걸림 결합 갈고리(210)가 형성되어 있다. 종동측 걸림 결합 갈고리(210)가 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)에 걸림 결합됨으로써 모터(100)의 구동력은 클러치 기어(200)에 전달된다. 즉, 제1 경로 P₁이 「연결」 상태로 된다. 또한 이들 종동측 걸림 결합 갈고리(210) 및 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)의 걸림 결합이 해제됨으로써 제1 경로 P₁은 「단절」 상태로 된다.

클러치 기어(200)는, 그 기어부(220)로부터 상방으로 돌출된 통형의 종동축(240)을 갖고 있다. 클러치 레버(500)는 그 하면에, 로터 보스(122)와 클러치 기어(200)의 간격을 제어하는 캠인 슬로프부(510)를 갖고 있다. 슬로프부(510)는, 클러치 기어(200)의 종동축(240)이 접촉하는 테이퍼면(511)을 갖고 있다. 슬로프부(510)는 테이퍼면(511)으로 클러치 기어(200)의 종동축(240)을 압박함으로써 클러치 기어(200)의 축 방향 위치를 제어한다. 보다 구체적으로는, 배수 밸브 V의 개방 시에는 클러치 기어(200)를 압박하여 그 축 방향 위치를 낮춤으로써 종동측 걸림 결합 갈고리(210)를 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)에 걸림 결합시키고, 배수 밸브 V의 개방이 완료되어 그 개방 상태를 유지할 때에는 압박을 해제하여 종동측 걸림 결합 갈고리(210)를 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)로부터 이격시킨다.

또한 도 10에 도시된 바와 같이, 슬로프부(510)의 테이퍼면(511)은, 로터 보스(122)와 클러치 기어(200)가 이격되어 있을 때의 종동축(240)의 위치(도 10에서 보아 좌측)로부터, 이들이 걸림 결합되어 있을 때의 종동축(240)의 위치(도 10에서 보아 우측)를 향하여 순서대로, 면 위치가 점차 높아지는 제1 테이퍼면(511a)과, 정상부를 지나 면 위치가 점차 낮아지는 제2 테이퍼면(511b)을 갖고 있다. 또한 제2 테이퍼면(511b)에 있어서의 면 위치의 저하량 D는, 제1 테이퍼면(511a)에 있어서의 면 위치의 상승량 U보다도 작다. 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 로터 보스(122)와 클러치 기어(200)를 걸림 결합시켰을 때에, 제1 테이퍼면(511a)과는 역방향으로 경사진 제2 테이퍼면(511b)으로 종동축(240)을 지지함으로써, 장치의 진동 등의 여파로 클러치 기어(200)가 제1 테이퍼면(511a)을 내려가 버리는 것이 억제되어 있다.

도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 기어(420)의 상면(420a)에는, 그 둘레 방향 위치에 따라 홈 폭을 변화시켜 형성된 대략 원호 형상의 홈부인 캠 홈(423)이 마련되어 있다. 한편, 클러치 레버(500)의 하면에는, 기어(420)와 그 수평 방향에 있어서의 위치가 겹쳐지는 부분에, 하방으로 돌출된 축부인 종동축(530)이 형성되어 있다. 클러치 레버(500)의 종동축(530)은 기어(420)의 캠 홈(423)에 끼워맞춰져 있다. 즉, 기어(420) 및 클러치 레버(500)는 표면 캠을 구성하고 있다. 클러치 레버(500)는 기어(420)의 캠 폴로어이며, 기어(420)의 회동에 추종하여 수평 방향에 있어서의 소정의 각도 범위 내를 왕복 이동한다.

또한 클러치 레버(500)에는, 로터 지지축(131)이 삽통되는 긴 구멍인 가이드 구멍(540)이 형성되어 있다. 가이드 구멍(540)은, 클러치 레버(500)의 가동 범위내에 있어서, 로터 지지축(131)과 위치가 겹쳐지는 부분의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한 가이드 구멍(540)은 슬로프부(510)에 이르고 있으며, 이 때문에 슬로프부(510)는 평면으로 보아 대략 U자형으로 형성되어 있다.

또한 클러치 레버(500)의 하면에는, 하방으로 돌출된 볼록부인 걸림 지지편(520)이 형성되어 있다. 그리고 클러치 기어(200)에는, 그 종동축(240)으로부터 직경 방향 외측으로 연장 돌출된 볼록부인 피걸림 지지편(230)이 마련되어 있다. 클러치 기어(200)의 피걸림 지지편(230)이 클러치 레버(500)의 걸림 지지편(520)과 둘레 방향으로 걸림 결합됨으로써 클러치 기어(200)는 그 회전이 걸림 지지된다. 또한 클러치 기어(200)의 피걸림 지지편(230)은, 평면으로 보아 점대칭으로 2개 형성되어 있다. 클러치 기어(200)의 역회전이 클러치 레버(500)에 저지됨으로써, 배수 밸브 V의 개방 후에 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘에 저항하여 배수 밸브 V의 개방 상태를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 배수 밸브 V의 개방 시에는, 클러치 레버(500)의 슬로프부(510)로 클러치 기어(200)가 하방으로 압박됨으로써 종동측 걸림 결합 갈고리(210)가 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)에 걸림 결합된다. 이것에 의하여 제1 경로 P₁이 「연결」 상태로 되어 모터(100)의 구동력으로 배수 밸브 V가 개방된다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 배수 밸브 V의 개방 후, 그 개방 상태를 유지할 때에는, 클러치 레버(500)에 의한 클러치 기어(200)의 압박이 해제되어 종동측 걸림 결합 갈고리(210)가 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)로부터 이격된다. 이것에 의하여 제1 경로 P₁은 「단절」 상태로 되어 로터 보스(122)는 공회전하게 된다. 그리고 클러치 기어(200)의 피걸림 지지편(230)이 클러치 레버(500)의 걸림 지지편(520)과 둘레 방향으로 걸림 결합되어 클러치 기어(200)의 역회전이 저지된다. 이것에 의하여, 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘에 저항하여 배수 밸브 V의 개방 상태가 유지된다.

(배수 밸브 구동 장치의 동작)

이하, 배수 밸브 구동 장치(900)의 동작에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 배수 밸브 구동 장치(900)의 동작을, 초기 상태(폐색 위치)에 있는 배수 밸브 V를 개방할 때의 동작, 및 개방 상태에 있는 배수 밸브 V를 폐색할 때의 동작으로 나누어 설명한다.

(1) 배수 밸브 개방 동작

배수 밸브 V는 초기 상태(와이어(450)가 윈치 부재(430)에 말려 올라가지 않은 상태)에 있어서 폐색 위치에 있다. 이때, 클러치 레버(500)는 그 슬로프부(510)에서 클러치 기어(200)를 밀어내리고 있으며, 클러치 기어(200)의 종동측 걸림 결합 갈고리(210)는 로터 보스(122)의 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)에 걸림 결합된 상태에 있다. 즉, 클러치 기구 C는, 도 7 및 도 8에 도시하는 상태에 있으며, 제1 경로 P₁은 「연결」 상태에 있다.

이 상태로부터 모터(100)가 역회전하면, 그 로터(120) 내에 배치된 유도 회전체(150)도 로터(120)에 동반하여 역회전 방향으로 회전한다. 유도 회전체(150)가 역회전하면, 그 기어부(153a)에 맞물리는 부채형 기어(600)는, 암부(620)를 로터(120)의 걸림 결합부(121a)의 주회 궤도에 진입시키는 방향으로 회동한다. 걸림 결합부(121a)가 암부(620)에 부딪침으로써 모터(100)의 역회전은 정회전으로 수정된다.

모터(100)가 정회전 방향으로 구동되면, 로터 보스(122)와 함께 클러치 기어(200)가 회전한다. 그리고 로터(120) 내에 배치된 유도 회전체(150)도 로터(120)에 동반하여 회전한다. 유도 회전체(150)가 회전하면, 그 기어부(153a)에 맞물리는 부채형 기어(600)도 회동한다. 이때, 부채형 기어(600)는, 코일 스프링(690)의 밀어붙임 힘에 저항하여, 정회전 시 걸림 지지편(635)이 기어(710)(걸림 결합 돌기(711))에 접근하는 방향으로 회동한다.

정회전 시 걸림 지지편(635)이 걸림 결합 돌기(711)에 걸림 결합되면, 기어(710)의 회전이 걸림 지지된다. 기어(710)의 회전이 걸림 지지되면, 기어(710)에 맞물리는 기어(720)의 회전도 걸림 지지된다. 기어(720)의 회전이 걸림 지지되면, 기어(720)에 맞물리는 필터 기어(321), 즉, 내기어 부재(320)의 회전도 걸림 지지된다. 즉, 필터 기구 F에 의하여 내기어 부재(320)의 각도 위치가 고정되어, 제1 경로 P₁이 모터(100)의 정회전 구동력을 전달 가능한 상태로 된다. 또한 부채형 기어(600) 및 기어(710)가 걸림 결합됨으로써 유도 회전체(150)가 회전 불능으로 된 후에도, 로터(120)는 유도 회전체(150)와는 비동기로 정회전을 계속한다.

클러치 기어(200)의 기어부(220)는 유성 기어 기구(300)의 입력 기어부(311)와 맞물려 있다. 클러치 기어(200)의 회전은 입력 기어부(311)를 거쳐 태양 기어(312)에 전달되어 태양 기어 부재(312)가 회전한다.

태양 기어(312)는 유성 기어 기구(300)의 내부에 있어서 3개의 유성 기어(331)와 맞물려 있다. 또한 이들 유성 기어(331)는 내기어 부재(320)의 내기어(322)와도 맞물려 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 내기어 부재(320)는, 필터 기구 F에 의하여 그 각도 위치가 고정된 상태에 있다. 그 때문에, 태양 기어(312)가 회전하면, 유성 기어(331)는 내기어 부재(320)의 내기어(322)를 따라 태양 기어(312)의 둘레를 공전한다. 유성 기어(331)이 공전하면, 유성 기어(331)를 지지하는 유성 캐리어(330)와 함께, 유성 기어 기구(300)의 출력 기어(333)가 회전한다.

또한 모터(100)가 역회전하였을 때에는 필터 기구 F가 내기어 부재(320)의 회전을 걸림 지지하지 않기 때문에, 가령 태양 기어(312)가 회전하였다고 하더라도 그 태양 기어(312)의 회전은, 유성 기어(331)의 자전을 통해 내기어 부재(320)의 공회전에 의하여 소비된다. 유성 기어 기구(300)의 출력 기어(333)에는 제1 경로 P₁을 통하여 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘이 작용하고 있어서, 입력 기어부(311)에 전해진 구동력이, 회전 저항이 적은 내기어 부재(320)측으로 흘러 버리기 때문이다.

출력 기어(333)에는 기어(410)이 맞물려 있고, 기어(410)에는 기어(420)가 맞물려 있다. 기어(420)의 상면에는, 기어(420)와 둘레 방향으로 일체적으로 회전하는 윈치 부재(430)가 장착되어 있다. 윈치 부재(430)가 회동하면, 윈치 부재(430)에 접속된 와이어(450)가 권취된다. 와이어(450)의 선단에는 배수 밸브 V가 고정되어 있으며, 이것에 의하여 배수 밸브 V가 개방된다.

기어(420)가 소정 위치까지 회동하면(와이어(450)가 소정량 권취되면), 기어(420)의 캠 폴로어인 클러치 레버(500)가, 기어(420)로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 즉, 클러치 기구 C가, 도 9 및 도 10에 도시되는 상태로 된다.

클러치 레버(500)의 이동에 의하여 클러치 기어(200)의 압박은 해제되고, 클러치 기어(200)는 코일 스프링(250)의 밀어붙임 힘에 의하여 상방으로 이동한다. 이것에 의하여, 클러치 기어(200)의 종동측 걸림 결합 갈고리(210)와 로터 보스(122)의 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)의 걸림 결합이 해제되어, 모터(100)의 구동력이 클러치 기어(200)에 전달되지 않는 상태로 된다. 즉, 제1 경로 P₁은 「단절」 상태로 된다.

또한 클러치 레버(500)의 상기 이동에 의하여, 클러치 기어(200)의 피걸림 지지편(230)이, 클러치 레버(500)에 마련된 걸림 지지편(520)에 둘레 방향으로 맞닿는다. 즉, 클러치 기어(200)의 회전이 클러치 레버(500)에 의하여 걸림 지지된 상태로 된다. 클러치 기어(200)의 회전이 걸림 지지되면, 제1 경로 P₁을 구성하는 클러치 기어(200) 이후의 부재의 각도 위치도 고정된다. 또한 이때도 필터 기구 F는 내기어 부재(320)의 회전을 걸림 지지하고 있으며, 제1 경로 P₁에는 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘이 작용하고 있다. 그러나 클러치 기어(200)의 회전은 클러치 레버(500)에 의하여 걸림 지지되어 있기 때문에 클러치 기어(200)가 역회전하는 일은 없다. 이것에 의하여, 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘에 저항하여 배수 밸브 V의 개방 상태가 유지된다.

(2) 배수 밸브 폐색 동작

배수의 완료 후, 배수 밸브 V를 폐색시킬 때에는 모터(100)로의 급전을 정지한다. 모터(100)로의 급전을 정지함으로써, 모터(100)에 의한 유도 회전체(150)의 전자기 유도력이 소실된다. 이것에 의하여, 부채형 기어(600)가 코일 스프링(690)의 밀어붙임 힘에 굴복하여 원위치에 복귀되어, 부채형 기어(600)로부터 기어(710), 기어(720), 그리고 필터 기어(321)로 이어지는 걸림 지지 관계가 해제된다. 즉, 필터 기구 F가 무효화되어 내기어 부재(320)가 공회전 가능한 상태로 된다.

배수 밸브 V에는 항시, 배수 밸브 V를 폐색시키는 방향으로 밀어붙임 힘이 작용하고 있다. 그 때문에, 필터 기구 F가 무효화되어 내기어 부재(320)가 공회전 가능해지면, 배수 밸브 V의 개방 상태를 유지하고 있던 견인력은 내기어 부재(320)의 공회전에 의하여 소실된다. 이것에 의하여 배수 밸브 V는 배수 밸브 V 자체의 밀어붙임 힘에 의하여 폐색된다.

또한, 배수 밸브 V의 폐색 방향으로 기어(420)가 회동하면, 클러치 레버(500)는 기어(420)에 근접하는 방향으로 이동한다. 즉, 클러치 기구 C가, 도 7 및 도 8에 도시하는 상태로 된다. 이것에 의하여, 클러치 기어(200)의 종동측 걸림 결합 갈고리(210)가 로터 보스(122)의 구동측 걸림 결합 갈고리(122a)에 걸림 결합되어, 모터(100)의 구동력이 클러치 기어(200)에 전달되는 상태로 된다. 즉, 제1 경로 P₁이 「연결」 상태로 된다.

(부채형 기어의 변형예)

도 12는, 부채형 기어(600)의 변형예인 부채형 기어(800)의 구조를 도시하는 평면도(도 12의 (a)) 및 사시도(도 12의 (b))이다. 부채형 기어(800)의 역할이나 기본적인 구조는 상기 실시 형태의 부채형 기어(600)와 마찬가지이다. 이하, 도 12를 참조하여, 변형예에 따른 부채형 기어(800)의 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

부채형 기어(800)는, 평면으로 보아 대략 부채형의 본체부(810)와, 본체부(810)로부터 연장 돌출된 암부(820)를 갖고 있다. 암부(820)는, 본체부(810)의 그 부채형의 한쪽 반경 부분을 구성하는 리브(850)로부터 산형으로 만곡되도록 연장되어 있으며, 그 선단부(820a)는, 부채형 기어(800)을 평면으로 보았을 때에 리브(850)의 선단의 끝으로 돌아 들어가 있다.

암부(820)는, 본체부(810)보다도 용이하게 탄성 변형되는 완충부이다. 또한 암부(820)는, 그 기단부(820b)가 본체부(810)에 고정된 캔틸래버 형태의 암이고, 선단부(820a)는 자유 단으로 되어 있다. 모터(100)가 역회전하였을 때에는, 암부(820)는, 그 자유 단인 선단부(820a)가 로터(120)의 걸림 결합부(121a)와 접촉한다.

암부(820)는, 그 산형의 정상부 T를 경계로 하는 밑동측의 부분인 고정 단측(822)보다도, 선단부(820a)를 포함하는 선단측의 부분인 자유 단측(821) 쪽이 길다. 본 예의 부채형 기어(800)는, 암부(820)를 산형으로 만곡시키고 그 자유 단측(821)을 고정 단측(822)보다도 길게 마련함으로써, 자유 단측(821)이 보다 구부러지기 쉽게 되어 있다. 이것에 의하여, 걸림 결합부(121a)가 암부(820)에 충돌할 때의 충격이 암부(820)의 자유 단측(821)의 변형에 의하여 완화되어 충돌음이 경감된다.

또한 상기 실시 형태의 부채형 기어(600)는, 고정 단측(822)에 상당하는 부분이 자유 단측(821)에 상당하는 부분보다도 두껍게 형성되어 있어서, 걸림 결합부(121a)와의 충돌에 의하여 휘는 것은 오로지 자유 단측 상당부이다. 한편, 본 예의 암부(820)는, 응력의 집중을 방지하는 라운드가 마련된 기단부(820b)를 제외하고, 암부(820)의 전체 길이에 있어서, 그 연장 돌출 방향에 직교하는 방향의 단면적이 거의 동일하다. 부채형 기어(800)는, 암부(820)의 자유 단측(821)뿐 아니라 고정 단측(822)도 자유 단측(821)과 마찬가지로 변형 가능한 굵기임으로써, 암부(820)의 그 전체 길이를 휘게 하여 충돌 시의 충격을 흡수할 수 있다. 이것에 의하여 부채형 기어(800)는, 자유 단측(821)만이 구부러지는 구성에 비해 충돌음을 보다 작게 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한 도 14에 도시한 바와 같이, 암부(820)의 고정 단측(822)을 보다 길게 형성함으로써 암부(820)를 더 구부러지기 쉽게 할 수도 있다.

또한 본 예의 암부(820)는, 본체부(810)의 리브(850)로부터 측방(수평 방향)으로 연장 돌출되어 있지만, 예를 들어 배수 밸브 구동 장치(900) 내의 상하 방향의 스페이스에 여유가 있을 때에는, 부채형 기어(800)의 상면으로부터 상방으로 연장 돌출시키는 것도 생각할 수 있다.

본체부(810)의 리브(850)의 선단에는, 탄성 변형된 암부(820)가 부딪침으로써, 암부(820)의 변형 가능한 한계 위치를 정하는 변형 제한부 L이 마련되어 있다. 암부(820)의 자유 단측(821)은, 선단부(820a)가 걸림 결합부(121a)와 충돌하였을 때에 변형 제한부 L에 근접하도록 탄성 변형된다. 부채형 기어(800)에는, 암부(820)의 자유 단측(821)과 변형 제한부 L 사이에 간극 G가 마련되어 있다. 간극 G는, 선단부(820a)가 걸림 결합부(121a)와 충돌하였을 때에 자유 단측(821)이 변형에 의하여 이동하는 평균 이동 폭보다도 넓은 간극이다. 즉, 본 예의 부채형 기어(800)는, 암부(820)가 걸림 결합부(121a)와 충돌하였을 때에 탄성 변형된 암부(820)가 변형 제한부 L에 도달하는 빈도는 1/2 이하이다. 걸림 결합부(121a)가 암부(820)의 선단부(820a)에 충돌하고, 이것에 의하여 변형된 암부(820)가 다시 변형 제한부 L에 충돌하면, 충돌음이 시간 차를 두고 2회 생기게 된다. 암부(820)의 자유 단측(821)과 변형 제한부 L 사이에 충분한 너비의 간극을 마련하여, 통상의 충돌로는 암부(821)가 변형 제한부 L까지 도달하지 않는 구성으로 함으로써 충돌음의 발생원을 감소시킬 수 있다. 또한 암부(820)와 걸림 결합부(121a)가 우발적으로 강하게 충돌하여 암부(820)가 변형 제한부 L에 닿는 위치까지 변형되는 경우에도, 암부(820)는 간극 G를 지나 감속된 후에 변형 제한부 L에 접촉하기 때문에 변형 제한부 L과의 충돌음은 작게 억제된다.

도 13은, 로터 마그네트(121)의 걸림 결합부(121a)와의 충돌에 의하여 암부(820)가 탄성 변형되는 모습을 도시하는 부분 확대 평면도이다.

도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 모터(100)가 그 시동 시에 역회전하여 암부(820)의 선단부(820a)가 걸림 결합부(121a)의 주회 궤도에 진입하면, 선단부(821a)의 코너에 마련된 곡면이 걸림 결합부(121a)의 면에 선 접촉한다. 이것에 의하여, 암부(820)의 선단부(820a)와 걸림 결합부(121a)가 충돌하는 면적이 작게 억제되어 있어, 이들이 충돌하였을 때의 충돌음이 경감되어 있다. 그 외에, 예를 들어 선단부(821a) 또는 걸림 결합부(121a)에 돌기를 마련하여 선단부(821a)와 걸림 결합부(121a)를 점 접촉시키더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

그리고 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 걸림 결합부(121a)와의 접촉 후에 걸림 결합부(121a)가 암부(820)의 선단부(820a)를 비켜나도록 더 회전하면, 암부(820)의 자유 단측(821)은 걸림 결합부(121a)에 눌려 변형 제한부 L측으로 만곡된다. 걸림 결합부(121a)와의 충돌의 기세가 강하여 간극 G에서 그 충격을 다 흡수하지 못한 경우에는, 자유 단측(821)은 변형 제한부 L에 접촉한다. 여기서, 변형 제한부 L은 그 선단의 곡면에서 암부(820)의 자유 단측(821)과 선 접촉한다. 이것에 의하여, 암부(820)의 자유 단측(821)과 변형 제한부 L이 접촉하는 면적이 작게 억제되어 있어, 이들이 접촉하였을 때의 충돌음이 더 경감되어 있다. 또한 예를 들어 자유 단측(821) 또는 변형 제한부 L에 돌기를 마련하여 자유 단측(821)과 변형 제한부 L을 점 접촉시키더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한 이때, 암부(820)의 선단부(820a)는, 본체부(810)에 마련된 절결(813)로 퇴피해 있어서, 선단부(820a)보다도 밑동측의 부분이 변형 제한부 L에 접촉한다. 걸림 결합부(121a)와의 충돌에 의하여 암부(820)가 탄성 변형될 때에는 그 선단부(820a)가 가장 고속으로 이동한다. 암부(820)의 선단부(820a)가 아니라 선단부(820a)보다도 밑동측의 부분을 변형 제한부 L에 접촉시킴으로써, 암부(820)가 변형 제한부 L에 충돌할 때의 기세가 경감된다.

그 외에, 부채형 기어(800)의 본체부(810)의 원호에 상당하는 부분에는, 유도 회전체(150)의 기어부(153a)에 맞물리는 기어부(811)가 형성되어 있다. 그리고 걸림 결합부(121a)가 암부(820)에 충돌할 때에는, 부채형 기어(800)는, 기어부(811) 중 톱니 높이가 다른 톱니부보다도 길게 형성된 부분인 긴 톱니 높이부(811a)에서 유도 회전체(150)와 맞물린다. 이것에 의하여, 부채형 기어(800)와 유도 회전체(150)의 맞물림이 충돌의 충격으로 해제되는 것이 방지되어 있다.

또한 부채형 기어(800)의 회동 중심부로부터는 원통 형상의 축체(830)가 상방으로 연장 돌출되어 있다. 축체(830)의 상부에는, 축체(830)의 직경 방향 외측으로 돌출된 걸림 지지편인 정회전 시 걸림 지지편(835)이 형성되어 있다. 또한 부채형 기어(800)의 회동 중심부로부터는 또한, 유도 회전체(150)측의 대략 반대 방향을 향하여 봉형의 레버부(840)가 연장 돌출되어 있다. 레버부(840)의 선단에는, 코일 스프링(690)의 일단이 장착되는 스프링 포스트(841)가 마련되어 있고, 코일 스프링(690)의 타단은, 스테이터(110) 상에 마련된 핀(135)에 장착된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 개변이 가능하다.

900: 배수 밸브 구동 장치(모터 유닛)
P₁: 제1 경로(동력 전달 경로)
S: 역회전 방지 기구
V: 배수 밸브(외부 부재)
100: 모터(AC 모터)
120: 로터
121a: 걸림 결합부
150: 유도 회전체
153a: 기어부
600, 800: 부채형 기어(스토퍼 부재)
610·810: 본체부
611·811: 기어부
620·820: 암부(완충부)
620a·820a: 암부의 선단부(자유 단)
635·835: 정회전 시 걸림 지지편(걸림 지지편)
L: 변형 제한부
710: 제2 경로 제3 기어(스토퍼 부재에 인접하는 기어 부재)
821: 자유 단측
822: 고정 단측
850: 리브
T: 정상부
G: 간극

Claims (11)

1. 구동원인 AC 모터와,
   상기 AC 모터의 역회전을 정회전으로 수정하는 역회전 방지 기구를 구비하고,
   상기 역회전 방지 기구는,
   상기 AC 모터의 로터의 외면 또는 해당 로터와 일체로 회전하는 부재의 외면에 마련된 오목부 또는 볼록부인 걸림 결합부와,
   상기 로터가 역회전하였을 때에 상기 걸림 결합부의 주회 궤도에 진입하여 상기 걸림 결합부와 충돌하는 스토퍼 부재를 갖고,
   상기 스토퍼 부재는, 절결이 마련된 본체부와, 해당 본체부보다도 용이하게 탄성 변형되는 완충부를 갖고,
   상기 걸림 결합부는 상기 완충부에 충돌하고,
   상기 완충부는, 상기 본체부로부터 연장 돌출된 캔틸래버 형태의 암부이고,
   상기 걸림 결합부는, 상기 암부의 자유 단인 선단부에 충돌하고,
   상기 스토퍼 부재 또는 상기 로터는, 탄성 변형된 상기 암부가 부딪침으로써, 해당 암부의 변형 가능한 한계 위치를 정하는 변형 제한부를 갖고,
   상기 변형 제한부는 상기 스토퍼 부재의 상기 본체부에 마련되고,
   상기 암부는, 상기 선단부보다도 밑동측의 부분이 상기 변형 제한부에 접촉하는 것을 특징으로 하는,
   모터 유닛.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 암부의 상기 선단부는, 상기 걸림 결합부와 점 또는 선으로 접촉하는 형상인 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 암부는 상기 본체부로부터 역ㄷ자형 또는 U자형으로 연장 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 암부는 상기 본체부로부터 산형으로 만곡되도록 연장 돌출되어 있고,
   상기 암부는, 그 산형의 정상부를 경계로 하는 밑동측의 부분인 고정 단측보다도, 상기 선단부를 포함하는 선단측의 부분인 자유 단측이 더 긴 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 암부의 상기 고정 단측 및 상기 자유 단측은, 연장 돌출 방향에 직교하는 방향의 단면적이 동일한 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
7. 제5항에 있어서,
   상기 암부의 상기 자유 단측은, 상기 선단부가 상기 걸림 결합부와 충돌하였을 때에 상기 본체부에 근접하도록 탄성 변형되고,
   상기 자유 단측과 상기 본체부 사이에는, 상기 선단부가 상기 걸림 결합부와 충돌하였을 때에 상기 자유 단측이 변형에 의하여 이동하는 평균 이동 폭보다도 넓은 간극이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 변형 제한부는 상기 스토퍼 부재의 상기 본체부에 마련되고,
   상기 암부 및 상기 변형 제한부 중 어느 한쪽은, 다른 쪽과의 접촉부가, 해당 다른 쪽에 점 또는 선으로 접촉하는 형상인 것을 특징으로 하는 모터 유닛.
10. 삭제
11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AC 모터는 단상 AC 동기 모터이고,
    상기 걸림 결합부는, 상기 로터의 사점을 피한 위치에서 상기 완충부와 충돌하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 유닛.

Images