(57)【要約】【課題】小型・軽量化と共にコスト低減を図ったクラッチ付き駆動装置を提供する。【解決手段】モータ４０のロータ４１と出力軸との間にクラッチ機構が介装されたクラッチ付き駆動装置において、前記ロータ４１を回転するための第１巻線４２ａと、当該ロータ４１を軸線方向に移動するための第２巻線４２ｂを備えたモータ４０と、当該ロータ軸線上に対向配置され、前記出力軸が連結されるロータピニオン５０を備えている。前記ロータ４１と前記ロータピニオン５０の間には、互いに離間する方向に付勢する付勢手段６０が介在されており、且つ、前記ロータ４１と前記ロータピニオン５０の対向端面４１ａ、５０ａに、近接の際に相互に係合する係合手段４５、５８が形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータと出力軸との間にクラッチ機構が介装されたクラッチ付き駆動装置において、
前記ロータを回転するための第１巻線と、当該ロータを軸線方向に移動するための第２巻線を備えたモータと、当該ロータ軸線上に対向配置され、前記出力軸が連結されるロータピニオンと、前記ロータと前記ロータピニオンを互いに離間する方向に付勢する付勢手段を有し、
且つ、前記ロータと前記ロータピニオンの対向端面に、近接の際に相互に係合する係合手段を形成したことを特徴とするクラッチ付き駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調整機におけるダンパの開閉や洗濯機における排水弁の開閉等の駆動源に使用して好適なクラッチ付き駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、例えば開閉式のダンパを有する空気調整機等にあっては、当該ダンパを開閉駆動するためのクラッチ付き小型モータが組込まれている。
【０００３】
図５および図６は、特許文献１に開示されている従来公知のクラッチ付き小型モータの内部構造を示している。
【０００４】
図５において、符号１は有底円筒状の本体１Ａとこの本体１Ａの上部開口を塞ぐ上蓋１Ｂとからなる鋼製のケーシングであり、このケーシング１の底部にはモータ２が配設されている。このモータ２の回転子３（ロータ）は、逆回転ストッパ４を有する歯車５に歯合されており、その回転がソレノイド６によって接離されるクラッチ２０および一連の減速歯車列８を介して出力軸９に伝達されるようになっている。
【０００５】
ここで、上記クラッチ２０は、図６に示すように、上記モータ２のロータ３と歯合するギヤ部を備えた下クラッチ体（歯車）２１と、この下クラッチ体２１の上方に同軸的に対向配置されて減速歯車列８の初段の歯車と歯合するギヤ部を備えた上クラッチ体（歯車）２２とから概略構成されたものであり、それぞれの対向面には、接近した際に互いに係合するクラッチ歯が形成されている。上記下クラッチ体２１は、ケーシング１の本体１Ａの底板（取付板）１Ｃに立設された軸（ギヤポスト）２３に回転自在に設けられており、他方上クラッチ体２２は、軸２３に回転自在かつ下クラッチ体２１に対して接離自在に配設されている。そして、これら下クラッチ体２１と上クラッチ体２２の内周部間には、上クラッチ体２２を上方に付勢するスプリング２４が介装されている。
【０００６】
また、上クラッチ体２２の上端面は、クラッチ接離用の上記ソレノイド６の可動体６Ａに当接しており、この可動体６Ａがソレノイド６の励磁によって下方に吸引された際に、上クラッチ体２２がスプリング２４の付勢力に抗して下方に押圧されて下クラッチ体２１に接近するようになっている。
【０００７】
そして、上クラッチ体２２のギヤ部が一連の減速歯車列８における初段の歯車２５に螺合されるとともに、順次当該減速歯車列８を構成する歯車２６、２７を介して出力軸９に連結されている。
【０００８】
他方、図５に示すように、上記ケーシング１内に位置する出力軸９には、モータ２への通電をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチ機構１０が配設されている。
【０００９】
このスイッチ機構１０は、出力軸９に固定されたカム板１１と、このカム板１１の回転によって接離される２つの接点１２、１２とから構成されたもので、出力軸９が所定の回転角度に達すると、接点１２、１２間が離間してＯＦＦになり、モータ２が停止するようになっている。さらに、上記ケーシング１から突出する出力軸９の上端部には、プーリ１３が固定され、このプーリ１３の外周にワイヤ１４の一端部が固定されるとともに、プーリ１３を引き戻すスプリング１５が連結されている。
【００１０】
以上の構成からなるクラッチ付き小型モータを、例えば空調装置のダンパ開閉用として使用する場合には、上記ワイヤ１４の他端部を上記ダンパの操作端に連結し、電源をＯＮにすると、ソレノイド６が通電されて可動体６Ａが吸引され、スプリング２４の付勢力に抗して上クラッチ体２２が下方に押圧されて上下クラッチ体２１、２２の互いのクラッチ歯が歯合し、クラッチ２０が接続されることにより、モータ２の回転子３の回転がクラッチ２０および減速歯車列８を経て出力軸９に伝達されて上記ダンパが徐々に開く。
【００１１】
また、ダンパを閉じる場合には、電源をＯＦＦにしてソレノイド６への通電を停止することにより、スプリング２４の付勢力によって上クラッチ体２２が下クラッチ体２１から離間する方向に移動してクラッチ歯の係合が解かれ、ダンパの負荷およびスプリング１５の付勢力により、ダンパが閉じる方向に出力軸９が空転し、これにより減速歯車列８を介して上クラッチ体２２が空転し、上記ダンパが閉じて行く。
【００１２】
【特許文献１】
実用新案登録第２５５６７３６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示されたクラッチ機構は、以下のような問題点を有していた。
即ち、上下クラッチ体とソレノイドが縦方向に配置される構造であるため、モータの高さ寸法が大きくなるという問題や、クラッチ機構がモータから離間して配設されているため、ロータの回転をクラッチ体に伝達するためのギヤ機構が必要であり、部品点数も多く全体的にギヤ構成が複雑化するという問題等である。
特に、小型・軽量化や低価格化が要求されるクラッチ付き小型モータにあっては、これらの問題点は克服すべき大きな課題であった。
【００１４】
本発明は、係る問題点に鑑みて成されたもので、モータのロータとクラッチ機構を同軸的に対向配置することにより、小型・軽量化と共にコスト低減を図ったクラッチ付き駆動装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、モータのロータと出力軸との間にクラッチ機構が介装されたクラッチ付き駆動装置において、前記ロータを回転するための第１巻線と、当該ロータを軸線方向に移動するための第２巻線を備えたモータと、当該ロータ軸線上に対向配置され、前記出力軸が連結されるロータピニオンと、前記ロータと前記ロータピニオンを互いに離間する方向に付勢する付勢手段を有し、且つ、前記ロータと前記ロータピニオンの対向端面に、近接の際に相互に係合する係合手段を形成したことを特徴している。
【００１６】
本構成では、従来のような上下クラッチ体、ソレノイド部品、ロータの回転をクラッチ機構に伝達するためのギヤ機構等が不要となり構造を簡素化できる。結果、部品点数の削減によりコストダウンが図れると共に、小型化・軽量化が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は本実施形態による回転駆動装置のクラッチ機構を示し、図２はその要部を示す。
【００１９】
このクラッチ機構は、モータ本体４０と、このモータ本体４０のロータ軸線上に対向配置されたロータピニオン５０とで構成されている。
【００２０】
図示のように、有底円筒状のケーシング１の底部に前記モータ本体４０が組み込まれている。このモータ本体４０は、中心部に立設されるシャフト４４に回転自在、且つ、軸線方向に摺動自在に取り付けたマグネットロータ４１（以下、単にロータ４１と言う）と、このロータ４１の周囲に所定の隙間を持って配設されたステータ巻線４２とで構成される。
前記シャフト４４の一端はケーシング１の底部に固定されると共に、他端はロータ４１より外方に延出して、先端部が上方のフィールドプレート１Ａに固定されている。そして、このシャフト４４の延出部位に前記ロータピニオン５０が回転自在、且つ、軸線方向に摺動自在に配設されている。
【００２１】
ここで、前記ステータ巻線４２は、ロータ４１を同期回転させるための第１巻線４２ａと、このロータ４１を上方向（図１中の矢印方向）に移動し位置保持させるための第２巻線４２ｂを備えた２相巻線構造とされており、それぞれの巻線が施されたボビン４３ａとボビン４３ｂを軸線方向に重ねて配置している。
【００２２】
本実施形態では、第２巻線４２ｂの巻数を第１巻線４２ａの巻数の少なくとも約１／３以下と少なくし、且つ、その巻線抵抗を大きくして、モータ駆動時に第２巻線４２ｂによる磁気力が第１巻線４２ａによるロータ回転動作に実質的な悪影響を及ぼさないように成されている。尚、構造的には、ステータ巻線４２の磁気中心がロータ４１の磁気中心より少々上方に位置するように第１巻線４２ａと第２巻線４２ｂ（ボビン４３ａ、ボビン４３ｂ）が配置されている。
【００２３】
また、図２に示すように、ロータ上端面４１ａの周縁に壁部４７が立設されると共に、この壁部４７に沿って円弧状を成す一対のブレーキ部材６２が摺動可能に対向配設されている。
このブレーキ部材６２はロータピニオン５０の外周面に設けた図示しない支持部材により支持されて、ロータピニオン５０と一体に回転可能とされてガバナー機構を形成している。このガバナー機構は、後述する実施例のように、クラッチ機構がオフ（離間）してロータピニオン５０が負荷加重により空転すると、ブレーキ部材６２がその際の遠心力で径方向外方に移動してロータ端面４１ａの壁部４７に圧接し、ロータピニオン５０の空転動作にブレーキをかけるように作用する。
符号６３はロータピニオン５０の逆回転を防止するストッパー機構である。
【００２４】
前記ロータピニオン５０は、周囲にギヤ５１加工が施された筒体で、その下部端面５０ａと軸線方向に対向するロータ上端面４１ａの間には、凹部５２を設けてスプリング６１等の弾性部材が介在されている。
ロータ４１とロータピニオン５０は、このスプリング６０の弾性によって常に互いに離間する方向に付勢されており、非動作時はロータピニオン５０の端面５０ａとロータ上端面４１ａの間に所定の隙間が生じるようになっている。
そして、図３に示すように、ロータピニオン５０の下端面５０ａとロータ上端面４１ａの各々には、近接時に相互に係合するクラッチ歯５４とクラッチ歯４５がそれぞれ形成されている。
【００２５】
ところで、本実施形態のクラッチ機構は、図５に示した従来構造のクラッチ付き小型モータに適用することができる。図４は本実施形態の回転駆動装置６０を空調装置のダンパ開閉用に使用した実施例の配線図を示している。
【００２６】
図４に示すように、ステータ巻線４２を構成する第１巻線４２ａと第２巻線４２ｂがそれぞれ並列に接続されており、外部スイッチＳＷ１により、これら第１巻線４２ａと第２巻線４２ｂに交流電流を供給できるように配線されている。第１巻線４２ａに接続された内部カムスイッチＳＷ２は、従来構造のクラッチ付き小型モータのカム板１１の接点１２に相当している。
尚、本実施形態では、ロータピニオン５０のギヤ部５１が図５、図６に示す一連の減速歯車列８における初段の歯車２５に螺合されることになる。
【００２７】
次に、本構成によるクラッチ機構の動作を説明すれば、外部スイッチＳＷ１のオン操作により、第１巻線４２ａが通電されるとロータ４１が回転し、同時に、第２巻線４２ｂの通電によりロータ４１がスプリング６１の付勢力に抗して上方に移動する。これは、既述したように、ロータ４１の磁気中心に対して、第１巻線４２ａと第２巻線４２ｂの磁気中心に軸線方向のずれを生じさせているためである。
ロータ４１の上動作により、ロータピニオン５０の下端面５０ａにロータ４１の上端面４１ａが近接してロータ４１のクラッチ歯４５とロータピニオン５０のクラッチ歯５４が相互に係合することにより、ロータ４１の回転動作がこのクラッチ機構を介してロータピニオン５０に伝達される。
【００２８】
この状態で内部カムスイッチＳＷ２が作動し、第１巻線４２ａの通電が遮断されるとロータ４１の回転は停止するが、第２巻線４２ｂは通電状態であるためロータ４１の上動作によりロータピニオン５０とロータ４１は連結状態（クラッチオン状態）を維持しているため、ロータ４１の逆回転動作に対してはストッパー６３の作用により出力軸（９）は固定された状態となっている。
【００２９】
外部スイッチＳＷ１のオフ操作でステータ巻線４２への通電が遮断されると、第２巻線４２ｂの通電オフによってロータ４１の上動作が解除される。これにより、スプリング６１の付勢力によってロータ４１はロータピニオン５０から離間する方向に移動しクラッチ歯４５、５４の係合が解かれ、ロータピニオン５０がフリーな状態となって空転し、出力軸（９）は元位置に復帰する。復帰中、前記ガバナー機構によりロータピニオン５０の空転動作にブレーキが掛けられているため、復帰時の騒音や振動は減少している。
本実施形態では、この状態でロータピニオン５０の下端面５０ａとロータ４１の上端面４１ａとの間に約１ｍｍ程度の隙間が生じるように設定されている。
【００３０】
このように本実施形態では、従来のような複雑なギヤ機構を有する上下クラッチ体やロータの回転をこのクラッチ機構に伝達するためのギヤ機構が不要となり構造を簡素化できる。その結果、部品点数の削減によるコストダウンが図れると共に、小型化・軽量化が可能となる。特に、本発明にあっては、モータ本体４０のロータ４１とロータピニオン５０が軸線方向で直接接離する構造であるため、従来構造に比べてクラッチ付き駆動装置の軸線方向の寸法を小さくすることが可能となり、よって、薄型化が図れる。
【００３１】
また、本実施形態では、既述したように、ロータピニオン５０の空転動作にブレーキをかけるガバナー機構を回転速度が高く遠心力作用の顕著なロータ４１部分に配設したので、ブレーキ部材４８の質量を小さくでき軽量化が図れる。
因みに、ガバナー機構を上下クラッチ２１、２２間に設けた従来構造のクラッチ付き小型モータの場合に比べて、本構成のガバナー機構では、ブレーキ部材６２の質量を１／５〜１／６程度にしても従来と同等のガバナー効果が得られた。
また、本実施例では、本発明のクラッチ付き回転駆動装置を空調装置のダンパ開閉用に使用した例を説明したが、洗濯機の排水弁開閉の駆動等にも用いても好適である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータのロータとロータピニオンとが軸線方向に接離自在に配置される構成としたので、クラッチ機構やギヤ機構が簡素化でき、部品点数の削減によるコストダウンが図れると共に、小型・薄型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッチ付き駆動装置のクラッチ機構を示す縦断面図。
【図２】同、クラッチ機構の要部を示す部分拡大縦断面図。
【図３】クラッチ歯の歯合部分を示す縦断面図。
【図４】本発明に係るクラッチ付き駆動装置の配線図。
【図５】従来のクラッチ付き小型モータの全体を示す縦断面図。
【図６】図５のクラッチ付き小型モータの要部を示す縦断面図。
【符号の説明】
４０  モータ（モータ本体）
４１  ロータ
４２ａ  第１巻線
４２ｂ  第２巻線
５０  ロータピニオン
４５、５８  係合手段（クラッチ歯）
６１  付勢手段（スプリング）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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