KR20010110646A - 기어드모터 - Google Patents

Abstract

클러치수단으로서 자기유도방식을 이용하고 또한 감아올려 구동할 때에 있어 접동노이즈를 저감할 수 있고 또한 소형화가 가능한 기어드모터를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 모터(1)와, 이 모터(11)에 연결되어 회전구동되는 출력축(3)과, 이 출력축(3)과 로터(11)와의 연결을 계단하는 클러치수단(4)과, 이 클러치수단(4)을 계단 조작하는 클러치 조작기구(5)를 갖는 기어드모터에 있어서, 클러치 조작기구(5)는 로터(11)내에 배치되어 로터(11)에 부착된 마그네트(11c)의 자기유도에 의해 로터(11)에 추수하여 회전하는 자기유도 회전체(16)를 갖고, 이 자기유도 회전체(16)의 회전을 이용하여 클러치수단(4)을 계단시키도록 했다.

Description

기어드모터{A GEARED MOTOR}

본 발명은 주로 세탁기의 배수밸브나 환기선의 셔터 등을 구동하는 구동기구로서 이용되는 기어드모터의 개량에 관한 것이다.

종래부터 세탁기의 배수밸브나 환기선의 셔터 등의 구동원이 되는 기어드모터는 모터구동에 의해 부하부재(와이어나 레버 등)를 감아올리고, 그 감아올린 위치에서 소정시간 부하부재를 고정하며, 또한 이 고정상태에서 부하부재를 원래의 위치까지 되돌릴 수 있도록 구성된다. 이와같은 기어드모터는 구동원이 되는 모터의 로터와 부하부재가 연결된 출력축 사이에 클러치를 구비하고 있다. 그리고 이 클러치를 연결한 상태에서 상술한 감아올림 및 고정을 행하고, 클러치를 절단함으로써 부하부재의 부하력에 의해 부하부재가 원래 위치까지 되돌리도록 되어있다.

또한 상술한 클러치로서 자기유도방식을 이용한 것이 제안된다(일본국 특개평 3-198638호 참조). 이 장치에서는 로터와 출력축 사이를 연결하는 감속윤열내에 영구자석과 유도부재를 대향배치시키고, 유도부재가 자기유도에 의해 영구자석에 추종하여 회동하는 동작을 이용하여 클러치변환을 행하는 조작편을 동작시키도록 구성되고 있다.

상술한 일본국 특개평 3-198638호 기재의 기어드모터는 로터에 연결하는 증속윤열의 앞쪽에 영구자석과 유도링을 대향배치시킨 전자클러치부가 배치됨에 따라 각 치차의 맞물림시에 발생하는 노이즈가 문제가 된다. 또 윤열중에 전자클러치부를 구성했기 때문에 스페이스를 줄일 수 있는 면에서도 불리한 구성이 된다.

또 한편으로 자기유도수단은 자기유도력에 의해 비접촉상태에서 클러치의 온오프를 행하므로 그 자기유도력은 제한되고, 클러치 조작기구를 충분히 동작시킬 수 없다는 문제도 있다. 이 문제는 자석이나 유도부재를 강력한 것으로 구성하면 해소할 수 있지만 장치 전체가 대형화 되거나 또는 재료원가가 높아지는 등의 문제가 생긴다.

본 발명은 자기유도수단의 스페이스를 줄이고 윤열부품수를 억제하며 또한 감아올리는 구동시에 있어 치차의 맞물림 시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 기어드모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 자석이나 유도부재를 대형화하지 않고 자기유도력을 강화하며 이에 따라 클러치의 온오프를 확실하게 할 수 있는 기어드모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명 실시예의 기어드모터의 내부기구를 설명하기 위한 전개종단면도.

도 2는 도 1의 기어드모터의 주요부가 되는 자기유도용의 마그네트가 부착된 로터 및 비자성 도전부재가 부착된 유도회전체를 도시하는 단면도.

도 3은 도 2를 화살표 III방향에서 본 평면도.

도 4는 로터마그네트 및 자기유도용 마그네트의 각각의 착자에 관해 설명하기 위한 모식도.

도 5는 도 1의 기어드모터에서 커버 및 케이스 윗덮개를 분리한 상태의 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예의 변형예가 되는 기어드모터의 주요부가 되는 자기유도용 마그네트가 부착된 로터 및 비자성 도전부재가 부착된 유도회전체를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예의 다른 변형예가 되는 기어드모터의 주요부가 되는 자기유도용 마그네트가 부착된 로터 및 비자성 도전부재가 부착된 유도회전체를 도시한 평면도.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 계단(繼斷)하는 클러치수단과, 이 클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구를 갖고, 클러치 조작기구는 로터에 연동회전하는 자기유도용의 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과 자기유도에 의해 이 한쪽으로 추수(追隨)하여 회전하는 다른쪽을 구비하고, 추수회전하는 다른쪽에 연동하여 클러치수단을 잇도록 구성됨과 동시에 로터에 대해 동심원상에 배치된다.

상술한 발명은 클러치 조작기구가 로터에 대해 동심원상으로 배치된다. 그 때문에 종래의 자기유도방식의 기어드모터와 같이 로터에 연결하는 증속윤열의 앞쪽에 영구자석과 유도링을 대향배치시킨 전자클러치부를 배치할 필요가 없어지고, 각 치차의 맞물림시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있게 된다. 또 윤열부품수를 억제하고 또한 자기유도수단의 공간을 줄일 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 클러치수단은 유성치차를 지지하는 유성치차 지지치차와, 유성치차와 맞물리는 태양치차 및 링치차로 이루어지는 유성치차기구로 구성되고, 다른쪽의 회전을 이용하여 태양치차, 링치차 및 유성치차 지지치차 중 어느 하나의 회전을 저지함으로써 다른 2개의 치차를 통해 로터의 회전을 출력축으로 전달하고 있다.

이 때문에 클러치수단이 콤팩트하게 윤열내로 들어가고, 로터와 출력축 사이에 배치되는 윤열전체가 소형화된다. 이에 따라 장치전체가 소형화된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 유성치차 지지치차를 출력축측으로 연결하고, 유성치차기구를 감속기구로서 이용하고 있다. 그 때문에 유성치차기구는 클러치로서의 기능과 감속기구로서의 기능을 겸비하며 윤열 전체가 콤팩트한 구성이 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 로터와 제 1클러치수단이 되는 유성치차기구 사이에 출력축과 로터와 연결을 계단하는 제 2클러치수단을 배치하고, 이제 2클러치수단을 끊은 상태에서 로터를 회전시킴으로써 다른 쪽의 회전을 이용하여 링치차 또는 태양치차 중 어느 한쪽을 락하며, 이 락상태에 있어서 출력축에 부과된 외부부하에 의해 역회전하고자 하는 링치차 또는 태양치차의 다른쪽을 다시 락하는 역전방지기구를 배치하고 있다. 즉 링치차 또는 태양치차의 양쪽을 각각 다른 수단으로 동시에 락시킴으로써 출력축의 외부부하에 의한 역회전을 저지하고, 감아올린 위치에서 확실하게 고정할 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 제 2클러치수단은 로터와, 축방향 상하로 동작함으로써 로터와 계단가능한 클러치 피니온과, 로터와 클러치 피니온 사이에 배치된 스프링부재와, 유성치차기구와 출력축 사이에 배치된 치차와 연동하여 동작하고, 이 동작에 따라 클러치 피니온을 스프링부재의 스프링힘에 맞서서 하강시키고 로터와 클러치 피니온을 잇도록 함과 동시에 치차와 연동하여 동작함으로써 클러치 피니온을 스프링부재의 스프링힘에 맡겨 상승시켜 로터와 클러치 피니온을 끊도록 하는 클러치 레버로 구성된다. 이와같이 축방향 상하로 동작하는 클러치 피니온을 윤열에서 독립한 클러치 레버로 상하이동시킴으로써 제 2클러치 수단을 계단하는 단순한 구성으로 되어있기 때문에 조립성이 양호하게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 제 2클러치수단은 출력축에 부과된 외부부하에 의해 유성치차기구와 출력축 사이에 배치된 치차가 역회전하면 이 역회전에 따라 끊어짐에서 이어짐이 된다. 이와같이 제 2클러치수단은 특히 동작변환을 위한 전원을 필요로 하지 않으며 치차의 역회전에 따라 이음상태가 되므로 장치의 복잡화를 피할 수 있음과 동시에 소형화에 기여할 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 모터의 구동을 정지하여 자기유도회전체의 회전을 멈추었을 때 이 자기유도회전체와 링치차 또는 태양치차와의 연결을 푸는 락해제수단을 갖고, 이 락해제수단에 의해 이 연결이 풀려 출력축이 외부부하에 의해 역회전되도록 구성된다. 이와같이 모터의 구동을 정지하는 것 만으로 출력축이 외부부하에 의해 역회전하기 때문에 단순한 구성으로 고정위치에서 개방위치까지 되돌릴 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 마그네트는 상기 로터를 구동하는 로터마그네트와 다른 모양으로 형성된다. 이 때문에 로터마그네트에는 로터구동용으로서의 최량의(또는 최저한의) 특성을 갖게 함과 동시에 자기유도용의 마그네트에는 비자성 도전부재를 자기유도하기 위한 최량의 특성을 갖게할 수 있다.

즉 로터마그네트를 자기유도 마그네트와 겸용시키는 구성도 생각할 수 있지만 그렇게 한 경우 자기유도력을 강화하여 자기유도에 의한 토오크를 향상하고, 클러치의 계단을 확실한 동작으로 할 필요가 생긴다. 그 경우 로터마그네트의 자력을 단순히 강화하면 예를들면 탈조를 일으키는 등의 문제가 발생할 염려가 있다. 상술한 발명에 의하면 자기유도용 마그네트와 로터마그네트를 다른 모양으로 형성했기 때문에 양 마그네트를 그 용도에 따라 각각 최량의 마그네트로 구성할 수 있다. 따라서 마그네트의 자력을 강력한 것으로 하여 자기유도력을 강화해도 그것이 모터특성에는 영향을 주지않도록 구성할 수 있다. 이에 따라 클러치수단의 계단을 행하는 클러치 조작기구의 동작의 확실성을 향상시킬 수 있게 되고 클러치수단의 이음을 확실하게 행할 수 있다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 마그네트를 로터마그네트에 직접 고정하고 또한 양 마그네트의 둘레방향으로의 착자폭을 일치시킴과 동시에 양 마그네트의 인접하는 자극서로가 다르도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다. 그 때문에 장치 전체가 더욱 콤팩트한 구성이 됨과 동시에 양 마그네트에서 출력되는 각 자속이 상대쪽의 마그네트에 대해 더욱 영향을 주지 않게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 마그네트를 로터마그네트에서 이간시켜 배치하고, 그 이간부분에 비자성 도전부재를 배치한 것을 특징으로 하고 있다. 그 때문에 양 마그네트에서 출력되는 각 자속이 더욱 확실하게 상대쪽의 마그네트에 대해 영향을 주지 않게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 로터마그네트의 착자를 극이방성으로 배향(配向)하여 이 로터마그네트에서 이 로터마그네트에 대향배치되는 스테이터부측에 정현파의 자속을 출력함과 동시에 마그네트의 착자를 등방성으로 배향하여 이 마그네트에서 비자성 도전부재측으로 단형파의 자속을 출력하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다. 그 때문에 로터마그네트가 보다 모터특성을 향상시킬 수 있는 구성이 됨과 동시에 마그네트는 더욱 자기유도력을 발휘하게 된다.

또 다른 본 발명의 기어드모터는 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 로터와의 연결을 계단하는 클러치수단과, 이 클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구를 갖고, 클러치 조작기구는 로터에 연동회전하는 자기유도용 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽으로 추수하여 회전하는 다른쪽을 구비하며, 추수회전하는 다른쪽에 연동하여 클러치수단을 이음으로 변환하도록 구성됨과 동시에 로터에 의해 구동되는 구동부재와, 이 구동부재의 구동력을 점성체를 통해 받음과 동시에 그 구동력을 다른쪽에 전달하는 전달부재를 배치한 것을 특징으로 하고 있다.

상술한 발명에 의하면 자기유도용 마그네트와 비자성 도전부재를 점성체로 연결하고, 자기유도력뿐만 아니라 로터의 구동력을 점성체의 점성을 활용하여 추종회전시키는 구성이 된다. 즉 자기유도력에 의한 구동토오크를 점성체의 점성에 의해 보조하도록 되어있다. 그 때문에 자기유도에 의한 회전토오크가 보강되고 클러치수단의 계단을 행하는 클러치 조작기구의 동작의 확실성을 향상시킬 수 있게 되며 클러치수단의 이음동작을 확실하게 행할 수 있다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 한쪽은 구동부재를 구비한 제 1회전체에 부착됨과 동시에 다른쪽은 전달부재를 구비한 제 2회전체에 부착되며 제 1회전체에 제 2회전체의 회전을 지승하는 회전지승부를 배치하고 또한 이 회전지승부에 점성체를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 이와같이 자기유도력의 보강을 행하기 위한 점성체를 구비하는 부재를 마그네트가 일체적으로 부착된 회전체 및 비자성 도전부재가 부착된 회전체로 구성함으로써 부품점수를 적게 구성할 수 있고 장치 전체를 콤팩트하게 할 수 있음과 동시에 조립공정수를 삭감할 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 점성체를 그리스로 구성한 것을 특징으로 하고 있다. 그 때문에 그리스의 점성을 설정함으로써 고속회전시만 토오크의 보조를 행하도록 점성을 발휘시키는 등 자기유도력의 토오크 보조력을 자유로이 설정할 수 있게 된다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 클러치 조작기구는 다른쪽과 연동회전함과 동시에 클러치수단의 계단을 변환하기 위한 클러치 변환부재를 구비함과 동시에 자기유도력을 이용하여 이 클러치 변환부재를 한쪽으로 회전시켜 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환할 때 다른쪽의 회전속도를, 자기유도력을 이용하지 않고 클러치 변환부재를 다른쪽으로 회전시켜 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환할 때 다른쪽의 회전속도보다 고속으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

상술한 발명에 의하면 자기유도력을 이용하여 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환할 때 다른쪽의 회전속도가 고속이 되도록 구성된다. 그 때문에 자기유도력을 이용하여 클러치를 이음으로 변환할 때에는 고속회전에 의해 점성체가 자기유도력의 토오크 보조부재로서 작용한다. 역으로 자기유도력을 이용한 회전과 반대방향으로의 회전이 되는 이음에서 끊음으로의 회전시에는 점성체가 토오크를 발생시키지 않고 통상의 윤활제로서 작용하며 제 2회전체가 제 1회전체에 대해 스무스하게 상대회전하게 된다. 이 때문에 클러치 변환부재의 동작을 그 회전방향에 따라 스무스하게 변환할 수 있다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 클러치 변환부재는 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환하는 동작을 행하는 방향으로 부세됨과 동시에 다른쪽은 클러치 변환부재에서 받는 부세력에 맞서서 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환하는 방향으로 상기 자기유도력에 의해 회전되는 것을 특징으로 하고 있다. 이와같은 구성으로 되어있기 때문에 부세력에 의해 클러치수단을 이음에서 끊음으로 확실하게 변환할 수 있다. 또한 상술한 것과 같이 끊음에서 계속으로의 동작시에는 점성체에 의한 토오크보조가 얻어지기 때문에 끊음에서 이음으로의 변환동작도 확실하게 되고 끊음에서 이음 및 이음에서 끊음의 양 동작이 쌍방 모두 확실하게 된다.

또 다른 본 발명의 기어드모터는 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출려축과 로터와의 연결을 계단하는 클러치수단과, 이 클러치수단의 계단을 변환하는 클러치 변환부재를 구비한 클러치 조작기구를 가지며, 클러치 조작기구는 로터에 연동회전하는 자기유도용 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽에 추수하여 회전하는 다른쪽을 구비하고, 추수회전하는 다른쪽에 클러치 변환부재가 연동함으로써 클러치수단을 이음으로 변환하도록 구성됨과 동시에 클러치수단을 끊음으로 변환하는 방향으로 클러치 변환부재를 부세하는 부세부재를 구비하며, 다른쪽이 자기유도를 이용하여 한쪽에 대해 부세부재의 부세력에 맞서 추수회전함으로써 클러치수단을 이음으로 변환할 때 부세부재의 부세력이 클러치수단을 끊음으로 변환할 때의 부세력보다 약해지도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

상술한 발명에 의하면 자기유도력을 이용하여 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환할 때 부세부재의 부세력이 약해지는 구성이 되므로 자기유도력에 의한 회전력이 회전체에 대해 효율적으로 전달되고, 클러치수단을 더욱 확실하게 끊음에서 이음으로 변환할 수 있다. 또한 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환할 때에는 부세부재의 부세력이 원래 상태가 되므로 이 동작의 확실성도 확보할 수 있다.

또 다른 발명은 상술한 발명에 덧붙여 부세부재는 열을 가하면 부세력이 약해지고, 열이 식으면 원래의 부세력으로 되돌아 가는 형상기억합금으로 형성된 것을 특징으로 하고 있다. 그 때문에 상술한 부세부재의 특성을 보다 용이한 구성으로 실현할 수 있게 된다.

다음 본 발명의 기어드모터의 실시예를 도 1 내지 도 5를 기초로 설명한다.

본 발명의 실시예의 기어드모터는 도 1에 도시하는 것과 같이 구동원이 되는 AC모터(1)와, AC모터(1)의 로터(11)에 구동윤열(2)을 통해 연결되어 회전구동되는 출력축(3)과, 출력축(3)과 로터(11)와의 연결을 계단(繼斷)하는 제 1클러치수단이 되는 유성치차기구(22)와, 제 1클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구(5)와, 출력축(3)과 로터(11)와의 연결을 계단하는 제 2클러치수단(4)과, 이 제 2클러치수단(4)을 계단하는 클러치레버(41)를 갖고 있다. 그리고 이들 각 기구는 케이스본체(12a) 및 케이스 윗덮개(12b)로 이루어지는 케이스체(12)내에 수납된다.

이 기어드모터는 제 2클러치수단(4)을 이음(이어지는 것의 의미 = 온)으로 함으로써 AC모터(1)의 구동력을 출력축(3)측에 전달하고, 출력축(3)의 선단에 압입고정된 슬라이드 피니온(7)을 회동시킴으로써 소정의 부하가 부과된 레버(8)를 잡아당기도록 되어있다. 그리고 상술한 제 2클러치수단(4)을 끊어(끊어져 있는 것의 의미 = 오프) 로터(11)와 출력축(3)사이의 연결을 끊고, 또한 로터(11)에 대해 프리하게 된 클러치 피니온(21)을 클러치 레버(41)로 락함으로써 구동윤열(2)의 각 부가 역방향(레버(8)를 끌어올리는 것과 반대방향의 의미)으로 회전하는 것을 저지하며, 레버(8)를 소정위치까지 끌어올린 후의 위치에서 레버(8)를 고정하도록 되어있다. 또한 이 상태는 모두 AC모터(1)로의 통전을 유지함으로써 행해진다. 또 이 상태에서 다시 AC모터(1)로의 통전을 정지함으로써 제 1클러치수단이 끊음이 되어레버(8)를 고정하기 위한 고정력이 해제되므로 레버(8) 자체에 부과된 부하에 따라 레버(8)를 끌어올리기 전의 위치까지 되돌리도록 되어있다.

다음 그 동작을 실현하기 위한 구성에 대해 상세하게 설명한다.

케이스본체(12a)내의 저면측에는 레버(8)를 동작시키기 위한 구동원이 되는 AC모터(1)가 배치된다. AC모터(1)는 컵모양으로 형성된 모터케이스(13)내에 배치된 스테이터부(14)와, 이 스테이터부(14)의 더욱 내주에 스테이터부(14)에 대해 대향배치된 로터(11)와, 이 로터(11)를 자유롭게 회전하도록 지승하는 로터축(15)을 구비하고 있다.

다음 로터(11) 및 로터(11)의 내측에 배치된 유도회전체(16)에 대해 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다.

도 2와 같이 로터(11)는 로터축(15)(도 1참조)을 삽통하는 구멍을 구비한 회전지승부(11a)와, 이 회전지승부(11a)의 외주측에 상단측이 위쪽으로 돌출하도록 고정된 대략 링모양의 로터마그네트(11b)를 갖고 있다. 이 로터마그네트(11b)는 페라이트 마그네트로 구성된다. 그리고 이 로터마그네트(11b)의 내주면에는 이 로터마그네트(11b)의 자력보다도 강력한 자력을 구비하는 네오디움-철-보론(Nd-Fe-B)계 마그네트로 구성된 자기유도용 링모양 마그네트(11c)가 끼워지게 된다. 이 링모양 마그네트(11c)의 축방향 단부는 회전지승부(11a)에 형성된 플랜지부(11a1)에 접촉하고 있다. 이에 따라 링모양 마그네트(11c)는 축방향으로 위치결정된다.

이와같이 링모양 마그네트(11c)는 다른 모양으로 구성된 로터마그네트(11b)의 동심원상이 되는 내측부분에 직접적으로 접착고정되고, 로터마그네트(11b)와 일체적으로 회전하도록 구성된다. 더욱 상세하게 설명하면 도 3에 도시하는 것과 같이 로터마그네트(11b)의 내주면에는 4개의 작은 오목부(11m)가 등간격으로 형성되고, 링모양 마그네트(11c)의 외주면에 형성된 4개의 작은 볼록부(11n)를 이들 4개의 오목부(11m)에 위치맞춤하면서 링모양 마그네트(11c)가 로터마그네트(11b)에 대해 축방향으로 끼워진다.

또한 로터마그네트(11b)의 내주면에는 열경화성의 접착제가 미리 도포된다. 그리고 양 마그네트(11b)(11c)는 가열되어 그 위치에서 상술한 접착제가 경화하여 일체화된다.

또 본 실시예에서는 로터마그네트(11b)에 대해 링모양 마그네트(11c)를 끼워넣도록 했지만 역으로 링모양 마그네트(11c)에 로터마그네트(11b)를 끼워넣도록 해도 좋다.

또한 도 4과 같이 상술한 것처럼 일체화된 로터(11)는 양 마그네트(11b)(11c)의 둘레방향으로의 착자폭을 일치시킴과 동시에 인접하는 자극서로가 다르도록 구성된다. 그리고 외주측에 배치된 로터마그네트(11b)는 극이방성으로 배향(配向)된다(도 4의 점선참조). 그 때문에 이 로터마그네트(11b)는 이 로터마그네트(11b)의 대향배치되는 스테이터부(14)(도 1참조)측에 대해 내측에 인접 배치된 링모양 마그네트(11c)측에 대한 더욱 강한 정현파의 자속을 출력하도록 구성된다. 이 결과 로터마그네트(11b)는 내측에 인접하는 링모양 마그네트(11c)의 자기의 영향을 받지 않고 효율적으로 자속을 스테이터부(14)측으로 출력할 수 있고 AC모터(1)의 구동특성을 끌어낼 수 있다.

한편 로터마그네트(11b)의 내측에 배치된 링모양 마그네트(11c)는 등방성으로 배향된다(도 4안의 화살표 x, y참조). 그 때문에 이 링모양 마그네트(11c)의 내측에 대향배치되는 비자성 도전부재(다음 비자성 도전링이라 함)(16a)(도 2참조)측에 대해 외측에 인접배치된 로터마그네트(11b)측에 대한 더욱 더 강한 단형파(短形波)의 자속을 출력하도록 구성된다. 이 때문에 링모양 마그네트(11c)는 외측에 인접하는 로터마그네트(11b)의 자기의 영향을 받지 않고 효율적으로 자속을 비자성 도전링(16a)측으로 출력할 수 있어 자기유도력을 더욱 강고한 것으로 하고 있다.

상술한 것과 같이 본 발명은 링모양 마그네트(11c)를 로터마그네트(11b)와 다른 모양으로 구성함으로써 각 마그네트의 성질, 구체적으로는 자력이나 착자방향을 양 마그네트(11b)(11c)에서 다르게 할 수 있다. 그 때문에 로터마그네트(11b)로의 영향을 생각하지 않고 링모양 마그네트(11c)에 자력이 큰 마그네트를 사용하여 비자성 도전링(16a)을 추종회전시키기 위한 자기유도력을 강화할 수 있다. 이것에 의해 링모양 마그네트(11c)의 자기유도력에 의해 회전동작하는 유도회전체(16)의 동작의 확실성이 향상된다. 그 결과 뒤에 설명하는 클러치 조작기구(5)의 동작의 확실성이 향상된다.

또 링모양 마그네트(11c)와 관계없이 스테이터부(14)에 대향배치되는 로터마그네트(11b)에는 AC모터(1)를 구동시키기 위해 최저한의 기능을 갖는 염가의 마그네트 혹은 반대로 모터특성을 향상시키기 위해 최량의 기능을 갖는 마그네트를 사용할 수 있게 된다.

도 2와 같이 상술한 링모양 마그네트(11c)의 더욱 내측에는 이 링모양 마그네트(11c)에 대향배치된 비자성 도전링(16a) 및 백요크 링(16b)이 부착되고 또한 피니온부(16d)를 갖는 유도회전체(16)가 자유롭게 회전하도록 배치된다. 또한 이 유도회전체(16)는 로터(11)의 회전에 의해 링모양 마그네트(11c)가 회전하면 이 링모양 마그네트(11c)의 회전에 자기유도에 의해 비자성 도전링(16a)이 추종회전함으로써 이 유도회전체(16)가 전체적으로 일체로 로터(11)에 추종회전하는 것으로 되어있다. 또한 링모양 마그네트(11c) 및 비자성 도전링(16a)은 뒤에 설명하는 클러치 조작기구(5)를 동작시키기 위한 구동원부가 되고, 유도회전체(16)의 피니온부(16d)가 후술하는 선치차(25)에 맞물리고 있다. 유도회전체(16)의 구성에 대해서는 뒤에 설명한다.

로터(11)의 회전지승부(11a)의 상단부분에는 갈고리(11d)가 형성된다. 이 갈고리(11d)는 후술하는 것과 같이 구동윤열(2)의 일부를 구성하고 또한 제 2클러치수단(4)의 일부가 되는 클러치 피니온(21)의 하단에 형성된 갈고리(21d)와 결합하며, 로터(11)의 회전력을 클러치 피니온(21)에 전달하기 위한 것이 된다. 그리고 이들 갈고리(11d)(21d)가 결합하고, 로터(11)의 회전력이 클러치 피니온(21)을 통해 출력축(3)측에 전달된 상태를 제 2클러치수단(4)이 이음상태로 한다. 한편 이들 갈고리(11d)(21d)가 비결합으로 로터(11)의 회전력이 출력축(3)측으로 전달되지 않은 상태를 제 2클러치 수단(94)이 끊음상태로 한다. 즉 로터(11)의 상단부의 갈고리(11d)와 클러치 피니온(21)의 하단의 갈고리(21d)와, 이들 양 갈고리(11d)(21d)를 계탈시키는 기구가 제 2클러치수단(4)이 된다.

회전지승부(11a)의 상단내주측 부분에는 도 2와 같이 로터(11)와 클러치 피니온(21)을 계탈시키기 위한 제 2클러치수단(4)의 일부가 되는 압축코일 스프링(18)을 끼워넣기 위한 홈(11f)이 형성된다. 또 제 1회전체가 되는 로터(11)의 회전지승부(11a)의 상단근방 부분의 외주면은 제 2회전체가 되는 유도회전체(16)의 피니온부(16d)의 내주면을 지승하는 래디얼 베어링부(11g)로 되어있다. 또한 회전지승부(11a)의 하단근방의 외주측 부분에는 유도회전체(16)의 통모양부(16c)의 하단부분을 쓰러스트방향으로 받음과 동시에 유도회전체(16)의 래디얼방향의 베어링을 겸하고 있는 쓰러스트 베어링부(11e)가 배치된다. 그리고 제 1회전이 되는 로터(11)에 형성된 이들 양 베어링부(11e)(11g)는 제 2회전체가 되는 유도회전체(16)의 회전을 지승하는 회전지승부가 된다.

회전지승부가 되는 래디얼 베어링부(11g) 및 쓰러스트 베어링부(11e)에는 유도회전체(16)의 회전윤활제가 됨과 동시에 유도회전체(16)가 로터(11)에 추수회전할 때 유도회전 토오크를 보조하기 위한 점성체, 구체적으로는 그리스가 구비된다(그리스의 도포부분을 부호 G로 나타낸다). 또한 이 그리스는 온도변화에 의한 점성변화가 생기기 어려운 그리스 예를들면 폴리알파 올레핀계의 그리스 등을 이용하는 것이 바람직하다. 로터(11) 및 유도회전체(16)가 고속회전할 때 그리스의 온도가 상승하는 것이 상정되지만 이 때 유도회전체(16)의 추종회전의 토오크보조를 행하는 데는 점성변화가 없는 것이 바람직하기 때문이다.

본 발명의 기어드모터는 유도회전체(16)가 로터(11)에 자기유도에 의해 추종회전하여 후술하는 제 1클러치수단(유성치차기구(22)가 상당한다)을 끊음에서 이음으로 변환할 때 로터(11)의 회전속도는 매우 빠르다. 따라서 유도회전체(16)는 이빠른 회전속도의 로터(11)에 추종하려고 하지만 그 속도차는 커서 양자(11)(16)의 속도차는 큰 상태가 된다.

한편 AC모터(1)로의 통전을 끊고 로터(11)를 정지시킨 후 후술하는 부세부재가 되는 형상기억합금제의 코일모양의 스프링부재(39)(도 4참조)의 부세력에 의해 선치차(25)가 반대방향으로 회전함으로써 유도회전체(16)도 선치차(25)의 동작에 연동하여 반대방향으로 회전한다. 이 때의 동작은 제 2클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환한 것이다. 이 때 정지한 상태의 로터(11)에 대해 유도회전체(16)만이 회전하지만 회전속도자체는 매우 느리다.

또한 상술한 그리스에 의해 발생하는 유도회전체(16)의 추종회전토오크는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

M = π²* (d/c) * (L/d) * μ* n * d³

(M : 모멘트(구동토오크), d : 축지름, c : 베어링 간극, L : 베어링폭, μ: 점도, n : 회전수)

이와같이 그리스에 의해 발생하는 유도회전체(16)의 추종회전토오크는 회전수나 점도 등에 비례하고, 축 지름에 대해서는 3승(乘)으로 증가하는 관계식이 된다.

따라서 그리스는 로터(11)와 유도회전체(16)와의 속도차가 큰 추종회전시는 그 점도에 의해 유도회전체(16)의 로터(11)에 대한 추종회전의 회전토오크를 보조하도록 작동한다. 따라서 그리스가 자기유도에 의한 추종회전 토오크를 더욱 보조하도록 작용하고, 제 1클러치수단을 확실하게 끊음에서 이음으로 변환하도록 작용한다. 한편 회전속도가 느린 비추종 회전시는 그 점도가 추종회전을 보조하도록은 작용하지 않고 단순한 윤활제로서 작용한다. 그 때문에 스프링부재(39)의 복귀동작을 방해하지 않고 제 1클러치수단의 이음에서 끊음으로의 변환이 확실하게 되도록 작용한다.

또한 상술한 그리스는 회전지승부를 구성하는 양 베어링부(11e)(11g)의 쌍방에 부착시키는 것은 아니고 어느 한쪽에 구비하도록 해도 좋다. 구조상 쓰러스트 베어링부(11g)에만 점성체가 되는 그리스를 부착시킨 구성으로 하면 로터(11) 및 유도회전체(16)에 의해 외부와 칸이 막힌 공간안에서 외부로 그리스가 비산되지 않는 다는 효과가 있다.

본 실시예에서는 그리스를 폴리알파 올레핀계로 하여 윤활제로서도 겸용한 것으로 했지만 그리스는 토오크 보조전용의 그리스, 구체적으로는 오일댐퍼용 실리콘 그리스 등을 이용해도 좋다. 또 본 실시예에서는 온도변화에 의한 점성변환가 생기기 어려운 그리스로 했지만 역으로 온도변화에 추수하여 점성변화가 발생하는 것을 사용하면 기동시에는 토오크 보조로서 작용하여 어느 일정 이상의 속도로 회전하기 시작하면 토오크보조를 하지 않도록 구성할 수 있다.

또 도 3과 같이 로터(11)의 로터마그네트(11b)의 축단면에는 오목부(11k)가 둘레방향으로 균등하게 4곳에 배치된다. 이들 오목부(11k)는 기동시에 로터(11)가 역회전을 하기 시작한 경우, 이 역회전을 저지하기 위해 선치차(25)에 형성된 돌기(25c)(도 5참조)가 끼워지게 된다. 이 구성에 의해 로터(11)가 정규의 회전방향으로 보정된다.

유도회전체(16)는 그 최외주에 강제 등으로 구성된 비자성 도전링(16a)이 배치되고, 비자성 도전링(16a)의 내측에 자성체(구체적으로는 강제 등)로 구성된 백 요크링(16b))이 압입되며, 수지에 의한 인서트 성형으로 구성된다.

이와같이 구성된 유도회전체(16)의 최외주에 배치되는 비자성 도전링(16a)은 상술한 것과 같이 링모양 마그네트(11c)에 추종회전하는 부재가 되고, 비자성으로 또한 도전성을 갖는 비자성 유도부재, 구체적으로는 동이나 알루미늄 등의 금속으로 형성된 부재로 구성된다.

이에 따라 비자성 도전링(16a)은 링모양 마그네트(11c)의 자기유도력에 의해 종동회전시켜 로터(11)와 같은 방향으로 회전한다. 즉 상술한 링모양 마그네트(11c)와 유도링(16a)은 자기유도에 의해 로터(11)에 대해 유도회전체(16)를 종동회전시키기 위한 자기유도 회전수단이 되며, 유도회전체(16)는 자기유도에 의해 로터(11)에 종동회전하는 회전체가 된다.

또한 본 실시예에서는 자기유도 회전수단의 한쪽이 되는 로터(11)측에 링모양 마그네트(11c)를 부착하고, 자기유도 회전수단의 다른쪽이 되는 유도회전체(16)측에 비자성 도전링(16a)을 부착했지만 링모양 마그네트(11c)와 비자성 도전링(16a)을 역의 배치로 해도 좋다.

상술한 것과 같이 본 발명의 실시예의 기어드모터는 자기유도력을 이용한 클러치 조작기구(5)의 일부가 되는 유도링(16a)을, 모터(1)의 로터(11)의 내주부분에 동 축 배치하고 있다. 그 때문에 이 자기유도력을 발생시키기 위한 윤열부분을 다음에 설명하는 구동윤열(2)내에 특별히 배치할 필요가 없다. 따라서 구동윤열(2)의 치차를 특별히 늘릴 필요가 없어지기 때문에 윤열을 구성하는 치차 서로의 마찰음에 의한 잡음을 저감할 수 있게 된다. 덧붙여서 구동윤열(2)을 배치하는 공간을 넓게할 수 있어 이 부분의 설계의 자유도를 넓힐 수 있음과 동시에 역으로 그 공간을 생략하여 장치의 소형화를 도모할 수도 있게 된다.

또 본 실시예에서는 제 1회전체가 되는 로터(11)에, 제 2회전체가 되는 비자성 도전부재(16a)의 회전을 지승하는 회전지승부가 되는 베어링(11e)(11g)을 배치하고, 이 베어링(11e)(11g)에 점성체(그리스)를 도포한 구성이 된다. 즉 자기유도용 마그네트(11c)가 직접 부착된 회전체와, 비자성 도전부재(16a)가 직접 부착된 회전체 사이에 점성에 의해 자기유도력에 의한 구동토오크를 보조하는 점성체를 구비한 구성이 된다.

이 토오크 보조용 점성체는 2개의 자기유도용 회전체와 대향배치한 부위, 즉 양자 사이에 소정의 간격을 갖고 대향배치한 부위이면 어떤 부위에 구비하도록 해도 좋다. 예를들면 자기유도용 회전체 중 로터측에 배치된 것(본 실시예에서는 링모양 마그네트(11c)가 상당)에 연결된 다른 회전체와, 자기유도용 회전체 중 로터측의 회전체에 추종회전하는 회전체(본 실시예에서는 비자성 도전부재(16a)가 상당)에 연결된 다른 회전체 사이에 상술한 점성체를 배치하도록 해도 좋다.

다음 AC모터(1)의 구동력을 출력축(3)에 전달하는 구동윤열(2) 및 이 구동윤열(2)안에 배치된 제 1클러치수단의 변환을 행하기 위한 클러치 조작기구(5)에 대해 도 1 및 도 5를 이용하여 설명한다.

구동윤열(2)은 전개단면도인 도 1의 우측 절반에 기재되고, 클러치 피니온(21)과, 이 클러치 피니온(21)과 결합하는 받이 치차(32b)를 구비한 유성치차기구(22)와, 이 유성치차기구(22)의 회전력을 받는 전달치차(23)와, 전달치차(23)와 맞물리는 출력치차부(3a)를 구비한 출력축(3)으로 구성된다. 이 구동윤열(2)은 로터(11)의 회전을 감속하여 출력축(3)에 전달하는 감속윤열로 되어있다.

구동윤열(2)을 구성하는 각 부에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 구동윤열(2)의 제 1단째의 치차가 되는 클러치 피니온(21)은 상술한 것과 같이 로터(11)와 동 축에 배치된다. 즉 클러치 피니온(21)은 로터축(15)에 자유롭게 회동하도록 여유있게 끼워지고, 그 밑면이 로터(11)의 상단면에 대향배치된다. 이 클러치 피니온(21)의 하단면에는 로터(11)의 상단에 형성된 갈고리(11d)에 자유롭게 계탈하는 갈고리(21d)가 형성된다. 또 클러치 피니온(21)은 압축코일스프링(18)을 사이에 두고 로터(11)상에 올려놓여지도록 되어있으며 압축코일스프링(18)의 스프링 부세력에 의해 도 1에 있어 위쪽으로 부세된다.

이 클러치 피니온(21)의 상단부분에는 클러치 레버(41)의 캠면(41a)이 향하고 있다. 이 때문에 클러치 피니온(21)은 상시 압축코일스프링(18)의 부세력에 의해 캠면(41a)으로 밀리게 된다. 이 캠면(41a)은 산이 되는 밀어내리는 부(41c)와 골짜기가 되는 부분으로 구성된다. 클러치 레버(41)는 일단측이 전달치차(23)를 지승하고 있는 축에 자유롭게 회동하도록 지승된다. 또 클러치 레버(41)의 타단측 즉 캠면(41a)을 구비한 측은 장공(41b)(도 5참조)을 가지며, 이 장공(41b)에 로터축(15)이 끼워지며, 소정범위만 요동하도록 구성된다.

또 클러치 레버(41)는 출력치차부(3a)의 대향면측에 형성된 클러치 레버 조작홈(3b)안으로 들어가는 조작용 돌기(41e)(도 1참조)를 구비하고 있다. 이 때문에 로터(11)의 회전력이 출력치차부(3a)에 전달되거나 부하에 의해 출력축(3)이 어느 한 방향으로 회전하면 조작용 돌기(41e)가 클러치 조작홈(3b)에 안내되고, 이에 따라 클러치 레버(41)가 회동하도록 되어있다. 즉 클러치 레버(41)는 출력축(3)의 회동각도에 대응하여 상술한 캠면(41a)의 산과 골짜기가 변환함으로써 제 2클러치수단(4)의 계단변환 동작을 행하도록 구성된다.

또한 밀어내리는 부(41c)는 통전이 행해지지 않은 초기상태에서 통전이 행해져 레버(8)를 소정 위치로 끌어올릴 때까지 클러치 피니온(21)을 로터(11)측으로 밀어내린다. 이에 따라 클러치 피니온(21)의 갈고리(21d)와 로터(11)의 갈고리(11d)가 결합하고, 로터(11)와 클러치 피니온(21)이 일체적으로 회동한다. 즉 제 2클러치 수단(4)이 이음상태가 된다.

그리고 출력치차부(3a)가 소정의 회전을 마치면 클러치레버 조작홈(3b)의 안내에 의해 클러치 레버(41)가 회동하여 캠면(41a)의 산과 골짜기가 변환된다. 이에 따라 클러치 피니온(21)은 압축 코일스프링(18)의 스프링 부세력에 의해 위쪽으로 이동하고, 클러치 피니온(21)과 로터(11)와의 연결이 풀리도록 되어있다. 즉 제 2클러치 수단(4)이 끊음 상태로 변환된다.

이에 따라 로터(11)와 출력축(3) 사이의 연결은 끊어진다. 이 때문에 구동윤열(2)을 구성하는 각 치차는 레버(8)의 부하력을 받아 역방향으로 회전하고자 한다. 그러나 상술한 것과 같이 클러치 레버(41)가 회동함으로써 클러치 피니온(21)의 상부에 배치한 결합돌기(도시생략)의 회전궤적내에 클러치 레버(41)의 밑면부에 배치한 저지부재가 들어가고 클러치 피니온(21)을 락한다. 이 때문에 클러치 피니온(21)에 맞물려 있는 유성치차(22)의 태양치차(32)가 락된다. 또한 이 상태에 덧붙여 AC모터(1)로의 통전은 계속하고 있기 때문에 자기유도력에 의해 링치차(33)도 락된다. 이 결과 구동윤열(2)의 각 치차는 락되고, 레버(8)의 부하력을 받아도 역방향으로 회전하지 않는다.

그리고 AC모터(1)로의 통전을 끊으면 유도회전체(16)로의 유도력이 없어지고 스프링부재(39)의 부세력에 의해 선치차(25)가 복귀되며, 클러치 치차(27)와 선치차(25)의 회전규제부(26)와의 결합이 풀린다. 이에 따라 클러치 치차(27)가 프리가 되고, 이 결과 유성치차기구(22)의 링치차(33)가 프리가 된다. 이에 따라 구동윤열(2)을 구성하는 각 치차는 레버(8)의 부하력에 의해 레버(8)를 끌어내는 방향 즉 모터구동시와는 역방향으로 회전된다. 역회전 중에 구동윤열(2)안의 출력치차부(3a)의 역회전에 추종하여 상술한 클러치 레버(41)가 레버(8)를 끌어올리기 전의 위치로 회동한다. 이에 따라 클러치 레버(41)의 캠면(41a)의 산과 골짜기가 변환된다. 이 결과 클러치 레버(41)의 밀어내리는 부(41c)가 클러치 피니온(21)을 로터(11)측으로 밀어내리고, 제 2클러치수단(4)이 이음이 되지만 제 1클러치수단이 끊음으로 되어있기 때문에 레버(8)를 끌어올리기 전의 위치로 이동할 수 있다.

또 유성치차기구(22)는 클러치 피니온(21)에 맞물려 로터(11)측으로부터의 구동력을 받는 받이치차(32b) 및 유성치차(36)에 구동력을 전달하는 전달치차(32a)를 구비한 태양치차(32)와, 유성치차(36)에 맞물리는 내주치차부(33a) 및 클러치 조작기구(5)의 최종부의 증속치차(28)에 맞물리는 외주치차부(33b)를 구비한 링치차(33)와, 유성치차(36)를 각각 자유로이 회전하도록 지승하는 지승판(34a) 및 전달치차(23)와 맞물리는 피니온부(34b)를 구비한 유성치차 지지치차(34)로 구성된다.

이 때문에 선치차(25)의 회전규제부(26)와 클러치치차(27) 사이를 결합시켜 클러치 조작기구(5)의 각 부재의 동작을 정지시킴으로써 증속치차(28)에 맞물리는 링치차(33)의 회전을 멈추면 태양치차(32)와 유성치차 지지치차(34) 사이가 이음상태가 되고, 클러치 피니온(21)을 통해 태양치차(32)에 전달된 로터(11)의 회전력이 유성치차 지지치차(34)에 맞물리는 전달치차(23)를 통해 출력치차부(3a)에 전달되며, 출력축(3)이 슬라이더 피니온(7)과 함께 회전하도록 되어있다. 이 결과 슬라이더 피니온(7)과 맞물리는 슬라이더치차(도시생략)를 구비한 레버(8)가 레버(8)자체에 부가된 부하에 맞서 AC모터(1)의 구동력에 의해 끌어올려진다.

한편 클러치 조작기구(5)는 상술한 구동윤열(2)안에 배치된 제 1클러치수단의 계단을 행하기 위한 것이 된다. 즉 클러치 조작기구(5)는 전개단면도인 도 1의 좌측절반부에 기재되고, 상술한 링모양 마그네트(11c)에 의해 유도회전되는 유도회전체(16)와, 유도회전체(16)에 맞물림과 동시에 스프링부재(39)에 의해 클러치 치차(27)와의 결합을 해제하는 방향으로 부세되는 회동부재가 되는 선치차(25)와, 이 선치차(25)에 형성된 회전규제부(26)와 자유롭게 계탈할 수 있는 결합돌기(27a)를 외주면에 구비한 클러치 치차(27)와, 이 클러치 치차(27)의 소경치차(27b)와 맞물림과 동시에 유성치차기구(22)의 링치차(33)에 맞물리는 증속치차(28)로 구성된다. 유성치차기구(22)는 상술한 것과 같이 구동윤열(2)에 있어 감속윤열의 일부로서 또한 클러치 조작기구(5)의 최종부가 되는 증소기차(28)에 맞물리고, 클러치 조작기구(5)의 소정의 동작에 의해 변환이 행해지는 제 1클러치수단이 된다.

이 클러치 조작기구(5)는 AC모터(1)의 통전시에는 자기유도를 이용하여 선치차(25)를 스프링부재(39)의 부세력에 맞서서 회전시킴으로써 회전규제부(26)를 소정위치까지 이동시키고, 이 회전규제부(26)와 클러치치차(27)를 결합시키도록 구성된다. 그리고 이 결합에 의해 클러치 조작기구(5)를 구성하는 각 부재는 그때 까지의 동작이 락된다. 그러면 제 1클러치수단이 되는 유성치차기구(22)에서는 링치차(33)의 회전에 락이 걸리고 태양치차(32)와 유성치차 지지치차(34)사이가 이음이 된다.

또한 이와같이 태양치차(32)와 유성치차 지지치차(34) 사이를 이음으로 한 상태에 있어서 상술한 제 2클러치수단(4)도 이음이 되는 경우는 로터(11)의 회전이 유성치차기구(22)의 태양치차(32) 및 유성치차(34)를 통해 출력축(3)측으로 전달된다. 이에 따라 레버(8)의 감아올리는 동작을 함과 동시에 상술한 클러치 레버(41)가 이 동작에 연동하여 회동한다. 감아올리는 동작이 종료된 후 제 2클러치수단(4)만이 끊어짐이 되지만 자기유도력에 의해 클러치 조작기구(5)를 구성하는 각 치차가 락된 상태를 유지하기 때문에 제 1클러치수단의 태양치차(32)와 유성치차 지지치차(34)는 여전히 이음상태가 유지된다. 이 때 상술한 것과 같이 클러치레버(41)가 클러치 피니온(21)을 락하는 위치로 회동되고, 클러치피니온(21)을 락하기 때문에 구동윤열(2)의 각 치차는 락되며, 레버(8)의 부하력을 받아도 역방향으로 회전되지 않고 레버(8)는 감아올리는 위치에서 고정된다.

그리고 이 상태에서 다시 AC모터(1)로의 통전을 끊고, 로터(11)와 유도회전체(16)사이의 자기유도력이 소멸하면 선치차(25)가 스프링부재(39)의 스프링력에 의해 먼저 설명한 방향과는 반대방향으로 회동하여 회전규제부(26)와 클러치치차(27)와의 결합이 풀린다. 이에 따라 클러치 조작기구(5)의 락상태가 해제가 되지만 여전히 클러치 피니온(21)은 클러치 레버(41)에 의해 락되므로 이번에는 링치차(33)와 유성치차 지지치차(34)가 이음이 되고, 외부부하에 의해 역회전하고자 하는 출력축(3)의 회전력이 구동윤열(2)을 역행하도록 전달되어 유성치차기구(22) 및 증속치차(28)를 통해 클러치 치차(27)로 전달되어 클러치 치차(27)가 프리하게 회전하게 된다. 그 결과 레버(8)를 감아올리는 위치에서의 고정력이 해제된다.

클러치 조작기구(5)를 구성하는 각 부에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

클러치 변환부재가 되는 선치차(25)의 지점부(25a)를 중심으로 하여 선(扇)의 한변의 반대측으로 연장되어 나온 회동력 부여부(25b)의 선단부분에는 모터케이스(13)에 입설된 핀(38)에 일단이 고정된 형상기억합금제의 스프링부재(39)의 타단이 고정된다.

선치차(25)는 스프링부재(39)의 부세력에 의해 AC모터(1)의 정회전에 의한 회동과 반대방향(도 4에 있어 화살표 A방향)으로 회동하는 회동력을 부여하고 있다. 그러나 AC모터(1)의 로터(11)에 추종(追從)회동하는 유도회전체(16)의 회전토오크가 스프링부재(39)의 구동토오크에 능가하므로 유도회전체(16)가 로터(11)에 추종하여 회동하는 경우는 스프링부재(39)의 스프링력에 맞서 선치차(25)는 상술한 화살표 A방향과 반대방향으로 회동하도록 되어있다. 또한 스프링부재(39)의 근방에는 AC모터(1)의 통전에 동기하여 발열하는 발열부재(도시생략)가 배치된다.

스프링부재(39)는 발열부재의 발열에 의해 이 스프링부재(39)의 온도가 상승함으로써 스프링정수가 저하하여 부세력이 약해지도록 구성된 형상기억합금제이다. 따라서 AC모터(1)에 통전히 행해지고 로터(11)의 회전을 자기유도력을 이용하여 유도회전체(16)로 전달하여 선치차(25)를 회전시킬 때 스프링부재(39)의 부세력은 약해진다. 이 때문에 스프링부재(39)의 부세력에 맞서 선치차(25)를 회전시킬 때 스프링부재(39)의 부세력이 자기유도력을 이용한 선치차(25)의 회전구동을 가벼운 힘으로 행한다. 따라서 선치차(25)는 스무스하게 또한 확실하게 회전할 수 있다. 이 결과 제 1클러치수단의 끊음에서 이음으로의 변환동작이 확실한 것이 된다.

한편 제 1클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환할 경우는 상술한 것과 같이 AC모터(1)의 통전을 끊는다. 이에 따라 AC모터(1)와 동기하고 있는 발열부재는 발열을 멈춘다. 이 때문에 스프링부재(39)의 온도는 하강하고, 스프링부재(39)의 부세력은 원래로 되돌아간다. 따라서 스프링부재(39)의 최대의 부세력으로 선치차(25)는 회전되게 되고 제 1클러치수단의 이음에서 끊음으로의 변환동작이 확실하게 된다. 또 본 실시예에서는 형상기억합금제의 스프링부재(39)를 부세부재로서 이용했지만 클러치 변환부재의 회전방향에 의해 그 부세력을 다르게 하는 구성이면 다른 수단을 이용해도 좋다.

또한 상술한 실시예는 본 발명의 적절한 실시예이지만 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어 여러가지 변형실시가 가능하다. 예를들면 상술한 것과 같이 본 실시예에서는 로터마그네트(11b)의 내주면에 링모양 마그네트(11c)를 직접적으로 접착고정하고, 링모양 마그네트(11c)의 지름방향 내측에 비자성 도전링(16a)을 배치하는 구성으로 했다. 그러나 도 6과 같이 링모양 마그네트(16c)를 로터마그네트(11b)에서 지름방향 내측으로 이간시켜 배치하도록 하고, 이 이간부분(도 6안의 G부분 참조)에 비자성 도전링(16a)을 배치하도록 해도 좋다. 이와같이 하면 양 마그네트(11b)(11c)가 멀어지므로 서로 자력이 영향을 주지 않게 된다. 따라서 상술한 실시예에서는 링모양 마그네트(11c)와 로터마그네트(11b)의 둘레방향에 있어 착자폭을 맞추도록 구성했지만 특별히 착자폭을 맞추지 않아도 좋다.

또 상술한 실시예에서는 로터마그네트(11b)와 자기유도용의 링모양 마그네트(11c)를 다른 모양으로 했기 때문에 예를들면 모터토오크를 그만큼 크게할 필요가 없는 용도에 사용할 경우 로터마그네트(11b)의 사이즈를 작게하여 장치의 콤팩트화를 도모할 수도 있다.

또 상술한 실시예에서는 로터마그네트(11b)와 링모양 마그네트(11c)를 접착에 의해 고정하고 있다. 그러나 도 7과 같이 링모양 마그네트(11c)의 외주부 상단에 여러개의 돌출부(51)를 배치하고, 이 돌출부(51)에 형성된 구멍에 로터마그네트(11b)의 상단부분에 형성된 여러개의 보스(52)를 끼워넣은 후 열코킹을 행함으로써 양 마그네트(11b)(11c)를 고정하도록 해도 좋다.

또 상술한 실시예에서는 로터마그네트(11b)와 링모양 마그네트(11c)를 끼워맞춤과 동시에 접착고정할 때 오목부(11m)와 볼록부(11n)를 이용하도록 했다. 그러나 이와같은 오목부(11m)와 볼록부(11n)와의 끼워맞춤을 이용하는 것이 아니라 양 마그네트(11b)(11c)를 지그로 위치결정하면서 고정해 두고 그 상태에서 접착고정하도록 해도 좋다.

또 상술한 실시예에서는 로터마그네트(11b)를 페라이트 마그네트, 링모양 마그네트(11c)를 Nd-철-보론계의 마그네트로 구성했지만 각 마그네트(11b)(11c)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상술한 실시예에서는 유도자기력을 높이기 위해 백요크 링(16b)을 배치했지만 이를 없애도 좋다. 그러나 Nd-Fe-B계의 마그네트를 자기유도용으로서 이용함과 동시에 이 백요크 링(16b)을 배치함으로써 더욱 유도자기력을 높이고, 클러치조작을 확실한 것으로 할 수 있다.

또 상술한 각 실시예에서는 클러치수단을 유성치차기구를 이용하는 것으로 했지만 특별히 이와같은 구성으로 하지 않아도 좋다. 본 발명은 클러치수단의 계단을 행하는 클러치 조작기구에 로터마그네트와 동심원상으로 다른 모양으로 구성된 자기유도용 마그네트를 갖는 자기유도 회전수단을 구비한 기어드모터 전반에 적용할 수 있다.

또 상술한 각 실시예에서는 링치차(33)의 회전을 정지시켜 태양치차(32)와 유성치차 지지치차(34)를 이음으로 하고, AC모터(1)의 회전력을 출력치차부(3a)측으로 전달하도록 구성하고 있다. 그러나 유성치차 지지치차(34)의 회전을 정지시키고, 태양치차(32)와 링치차(33)를 이음으로 하며, AC모터(1)의 회전력을 출력치차부(3a)측으로 전달하도록 구성해도 좋다.

또 상술한 실시예에서는 클러치 변환부재가 되는 선치차(25)를 형상기억합금제의 코일모양의 스프링부재(39)가 직접적으로 부세하는 구성이 되지만 스프링부재(39)는 다른 부재를 통해 간접적으로 선치차(25)를 일방향으로 회전부세해도 좋다. 또 스프링부재(39)는 코일모양이 아니고 판스프링이라도 좋으며 또는 고무 등 다른 부재라도 좋다.

또한 상술한 실시예에서는 스프링부재(39)의 근방에 발열부재를 배치하고 AC모터(1)의 통전에 동기하여 스프링부재(39)의 온도를 상승시키는 구성으로 했지만 스프링부재(39)에 직접 통전하는 구성으로 해도 좋다. 또 일단 상승한 온도를 급냉하기 위해 스프링부재(39)의 근방에 AC모터(1)의 통전을 끊는 타이밍으로 기동하는 팬을 배치하거나, 또는 벨체소자로 급냉하도록 구성해도 좋다. 또한 발열후의 온도의 하강을 촉진하기 위해 스프링부재(39) 및 발열용의 부재를 케이스체(12)의 외부에 배치하거나 케이스체(12)의 스프링부재(39) 근방에 통기구를 배치해도 좋다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명은 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 로터와의 연결을 계단하는 클러치수단과, 이 클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구를 갖고, 클러치 조작기구는 로터에 연동회전하는 자기유도용 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽에 추수하여 회전하는 다른쪽을 구비하고, 추수회전하는 다른쪽에 연동하여 클러치수단을 잇도록 구성함과 동시에 상기 로터에 대해 동심원상으로 배치하고 있다.

그 때문에 종래의 자기유도방식의 기어드모터와 같이 로터에 연결하는 증속윤열의 앞쪽에 영구자석과 유도링을 대향배치시킨 전자클러치부를 배치할 필요가 없어지고, 각 치차의 맞물림시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있게 된다. 또 윤열부품수를 억제하고 또한 자기유도수단의 스페이스를 줄일 수 있게 된다.

또 다른 본 발명에 의하면 로터마그네트와는 별개로 자기유도용 마그네트를 로터에 대해 동심원상으로 고정배치했기 때문에 장치 전체가 매우 콤팩트하고 또한 로터마그네트에는 모터구동용으로서의 최량의(또는 최저한의) 특성을 갖게함과 동시에 자기유도용 마그네트에는 비자성 도전부재를 자기유도하기 위한 최량의 특성을 갖게할 수 있다. 즉 로터마그네트의 특성에 관계없이 자기유도용의 마그네트의 자기력만을 강화할 수 있고, 클러치수단의 계단을 행하는 클러치 조작기구의 동작의 확실성을 향상시킬 수 있기 때문에 클러치수단의 이음을 확실하게 행할 수 있다.

또한 다른 본 발명에 의하면 자기유도용의 링모양 마그네트와 비자성 도전부재 중 어느 한쪽을 부착한 제 1회전체 및 다른쪽을 부착한 제 2회전체를 동심원상으로 배치하고 또한 양자간에 점성체를 구비하고 있기 때문에 자기유도력을 이초(離礁)하여 제 2회전체를 회전시킬 때 구동토오크를 점성체의 점성에 의해 보조한다. 그 때문에 자기유도에 의한 제 2회전체의 회전토오크가 보강되고, 클러치수단의 계단을 행하는 클러치 조작기구의 동작의 확실성을 향상시킬 수 있게 되어 클러치수단의 이음동작을 확실하게 행할 수 있다.

또 다른 본 발명에 의하면 자기유도력을 이용하여 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환할 때 부세부재의 부세력을 약하게 하는 구성이 되므로 자기유도력에 의한 회전력이 회전체에 대해 효율적으로 전달되고 클러치수단을 더욱 확실하게 끊음에서 이음으로 변환할 수 있다. 또한 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환할 때에는 부세부재의 부세력이 원래 상태가 되므로 이 동작의 확실성도 확보할 수 있다.

Claims (18)

1. 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 계단(繼斷)하는 클러치수단과, 이 클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구를 갖고, 상기 클러치 조작기구는 상기 로터에 연동회전하는 자기유도용 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽에 추수(追隨)하여 회전하는 다른쪽을 구비하며, 추수회전하는 상기 다른쪽에 연동하여 상기 클러치수단을 잇도록 구성됨과 동시에 상기 로터에 대해 동심원상으로 배치된 것을 특징으로 하는 기어드모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 클러치수단은 유성치차를 지지하는 유성치차 지지치차와, 상기 유성치치와 맞물리는 태양치차 및 링치차로 이루어지는 유성치차기구로 구성되며, 상기 다른쪽의 회전을 이용하여 상기 태양치차, 상기 링치차 및 상기 유성치차 지지치차 중 어느 하나의 회전을 저지함으로써 다른 2개의 치차를 통해 상기 로터의 회전을 상기 출력축에 전달하는 것을 특징으로 하는 기어드모터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유성치차 지지치차를 상기 출력축측에 연결하고, 상기 유성치차기구를 감속기구로서 이용한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 로터와 제 1클러치수단이 되는 상기 유성치차기구 사이에 상기 출력축과 상기 로터와의 연결을 계단하는 제 2클러치수단을 배치하고, 이 제 2클러치수단을 끊은 상태에서 상기 로터를 회전시킴으로써 상기 다른쪽의 회전을 이용하여 상기 링치차 또는 상기 태양치차 중 어느 한쪽을 락하며, 이 락상태에 있어서 상기 출력축에 부과된 외부부하에 의해 역회전하고자 하는 상기 링치차 또는 상기 태양치차의 다른쪽을 다시 락하는 역전방지기구를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 2클러치수단은 상기 로터와, 축방향 상하로 동작함으로써 상기 로터와 계단가능한 클러치 피니온과, 상기 로터와 상기 클러치 피니온 사이에 배치된 스프링부재와, 상기 유성치차기구와 상기 출력축 사이에 배치된 치차와 연동하여 동작하고, 이 동작에 따라 상기 클러치 피니온을 상기 스프링부재의 스프링력에 맞서서 하강시켜 상기 로터와 상기 클러치 피니온을 잇도록 함과 동시에 상기 치차와 연동하여 동작함으로써 상기 클러치 피니온을 상기 스프링부재의 스프링력에 맡겨 상승시키고 상기 로터와 상기 클러치 피니온을 끊도록 하는 클러치 레버로 구성된 것을 특징으로 하는 기어드모터.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 제 2클러치수단은 상기 출력축에 부과된 외부부하에 의해 상기 유성치차기구와 상기 출력축 사이에 배치된 상기 치차가 역회전하면, 이 역회전에 따라 끊음에서 이음이 되는 것을 특징으로 하는 기어드모터.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 모터의 구동을 정지하여 상기 다른쪽의 회전을 멈출 때 이 다른쪽과 상기 링치차 또는 상기 태양치차와의 연결을 해제하는 락해제수단을 갖고, 이 락해제수단에 의해 이 연결이 풀려 상기 출력축이 외부부하에 의해 역회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기어드모터.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 마그네트는 상기 로터를 구동하는 로터마그네트와 별개로 형성된 것을 특징으로 하는 기어드모터.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 마그네트를 상기 로터마그네트에 직접 고정하고 또한 상기 양 마그네트이 둘레방향으로의 착자폭을 일치시킴과 동시에 상기 양 마그네트의 인접하는 자극 서로가 다르도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어드모터.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 마그네트를 상기 로터마그네트에서 이간시켜 배치하고, 그 이간부분에 상기 비자성 도전부재를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 로터마그네트의 착자를 극이방성으로 배향하여 이 로터마그네트에서 이 로터마그네트에 대향 배치되는 스테이터부측에 정현파의 자속을 출력함과 동시에 상기 마그네트의 착자를 등방성으로 배향하여 이 마그네트에서 상기 비자성 도전부재측에 단형파의 자속을 출력하도록 구성한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
12. 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 계단하는 클러치수단과, 이 클러치수단을 계단조작하는 클러치 조작기구를 갖고, 상기 클러치 조작기구는 상기 로터에 연동회전하는 자기유도용의 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽에 추수하여 회전하는 다른쪽을 구비하며, 추수회전하는 상기 다른쪽에 연동하여 클러치수단을 이음으로 변환하도록 구성됨과 동시에 상기 로터에 의해 구동되는 구동부재와, 이 구동부재의 구동력을 점성체를 통해 받음과 동시에 그 구동력을 상기 다른쪽에 전달하는 전달부재를 배치하는 것을 특징으로 하는 기어드모터.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 한쪽은 상기 구동부재를 구비한 제 1회전체에 부착됨과 동시에 상기 다른쪽은 상기 전달부재를 구비한 제 2회전체에 부착되며, 상기 제 1회전체에 상기 제 2회전체의 회전을 지승하는 회전지승부를 배치하고, 또한 이 회전지승부에 상기 점성체를 구비한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 점성체를 그리스로 구성한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
15. 제 12항에 있어서,

    상기 클러치 조작기구는 상기 다른쪽과 연동회전하여 상기 클러치수단의 계단을 변환하기 위한 클러치 변환부재를 구비함과 동시에 상기 자기유도력을 이용하여 이 클러치 변환부재를 한쪽으로 회전시켜 상기 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환할 때 상기 다른쪽의 회전속도를 상기 자기유도력을 이용하지 않고 상기 클러치 변환부재를 다른쪽으로 회전시켜 상기 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환할 때 상기 다른쪽의 회전속도보다 고속으로 한 것을 특징으로 하는 기어드모터.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 클러치 변환부재는 상기 클러치수단을 이음에서 끊음으로 변환하는 동작을 행하는 방향으로 부세됨과 동시에 상기 다른쪽은 상기 클러치 변환부재에서 받는 부세력에 맞서며 상기 클러치수단을 끊음에서 이음으로 변환하는 방향으로 상기 자기유도력에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 기어드모터.
17. 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 계단하는 클러치수단과, 이 클러치수단의 계단을 변환하는 클러치 변환부재를 구비한 클러치 조작기구를 가지며, 상기 클러치 조작기구는 상기 로터에 연동회전하는 자기유도용 마그네트 혹은 비자성 도전부재 중 어느 한쪽과, 자기유도에 의해 이 한쪽에 추수하여 회전하는 다른쪽을 구비하며, 추수회전하는 상기 다른쪽에 상기 클러치 변환부재가 연동함으로써 상기 클러치수단을 이음으로 변환하도록 구성됨과 동시에 상기 클러치수단을 끊음으로 변환하는 방향으로 상기 클러치 변환부재를 부세하는 부세부재를 구비하고, 상기 다른쪽이 자기유도를 이용하여 상기 한쪽에 대해 상기 부세부재의 부세력에 맞서 추수회전함으로써 상기 클러치수단을 이음으로 변환할 때 상기 부세부재의 부세력이 상기 클러치수단을 끊음으로 변환할 때의 부세력보다 약해지도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어드모터.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 부세부재는 열을 가하면 부세력이 약해지고, 열이 식으면 원래의 부세력으로 되돌아 가는 형상기억합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 기어드모터.