(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータからの回転力が伝達機構を介して出力部を備えた回転体に伝達され、この出力部に連結された外部負荷に抗して上記回転体を駆動するモータアクチュエータにおいて、
上記伝達機構は、上記回転体に設けられた第１係合部に係合し、上記外部負荷に抗してこの回転体を回転させる第２係合部を有する伝達部材を有し、
上記伝達部材は、上記回転体と同軸の歯車であって、外周に上記モータからの回転力が伝達される歯部を有するとともに内周に上記第１係合部と上記第２係合部とが係合し第２係合部が第１係合部を押して上記回転体を回転駆動する係合部を有し、
上記回転体の回転中心から半径方向に離間した位置に上記出力部が形成されて、上記回転体が１回転するうちの前半は第２係合部が第１係合部に係合して上記伝達部材によって上記回転体が駆動される係合区間となっており、
上記回転体が１回転するうちの後半は上記回転体が外部負荷によって回転することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】
回転体が１回転するうちの後半は、モータによる非駆動区間となっていて、この非駆動区間は、回転体が外部負荷によって伝達部材の回転より早く回転し、第１係合部が第２係合部よりも先行することによって第１係合部および第２係合部が離間する離間区間となっている請求項１記載のモータアクチュエータ。
【請求項３】
回転体は同軸の歯車を有し、この同軸の回転体と歯車とに第１係合部と第２係合部がそれぞれ設けられ、第１係合部と第２係合部の、回転方向の合計の大きさが１８０°以下である請求項１記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】
回転体には調速機構が連結されている請求項１記載のモータアクチュエータ。
【請求項５】
回転体が１回転することを検知するためのカムとこのカムによってオン・オフされるスイッチ接点を有する請求項１記載のモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば洗濯機の排水弁開閉機構の駆動源などとして使用可能なモータアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば洗濯機の排水弁開閉機構の駆動源として使用することができるモータアクチュエータの例として、本出願人の出願にかかる特開平１１−３２５２９５号公報記載のものが知られている。この公報記載の発明は、モータの回転力を、ワンウエイクラッチ機構によって予め定めた一方向のみの回転力として伝達することができるようにし、この一方向の回転力のみを排水弁開閉操作部に伝達するようにしている。排水弁を閉状態から開状態にするときは、出力軸の一方向への回転力をワンウエイクラッチ機構が排水弁に伝達して死点の手前で排水弁を全開状態とし、排水弁の負荷がワンウエイクラッチ機構を介してモータにかかった状態で全開状態を保持する。排水弁を開状態から閉状態にするときは、再びモータを起動して出力軸を一方向に回転させ、上記死点を越えた後は排水弁の負荷がワンウエイクラッチ機構を回転力伝達解除状態にして、排水弁の負荷によって閉位置への移動を可能にし、出力軸はモータの回転駆動力で回転させ、出力軸が１回転したところでモータを停止させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術にかかるワンウエイクラッチ機構は、コイルばねの締め付け力による摩擦力を利用して、回転駆動力を一方向にのみ伝達するようになっている。そのため、伝達することができる回転駆動力には限界があり、高負荷がかかる用途には利用することができない。例えば、洗濯機に組み込まれている遠心脱水機のブレーキをオン・オフする機構のモータアクチュエータとして上記従来技術にかかるモータアクチュエータを用いると、ワンウエイクラッチ機構に用いられているコイルばねに高負荷がかかり、コイルばねが破損するという問題がある。
【０００４】
また、駆動対象を一方向に駆動した後、駆動対象を原位置に復帰させる場合、すなわち、例えば洗濯機の排水弁において全開位置から全閉位置に復帰させる場合、排水弁自体の復帰力でワンウエイクラッチ機構を構成するコイルばねが緩んで、ワンウエイクラッチ機構による動力伝達が解除され、駆動対象が原位置に復帰する際に、コイルばねが摩擦抵抗となり、排水弁の全閉位置への戻り時間が遅くなるという難点がある。
【０００５】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、大きな負荷がかかる駆動対象であっても破損することなく一方向へ駆動することが可能であり、また、駆動対象が駆動対象自体の復帰力で戻る際に、円滑に戻ることができるモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、モータからの回転力が伝達機構を介して出力部を備えた回転体に伝達され、この出力部に連結された外部負荷に抗して上記回転体を駆動するモータアクチュエータにおいて、伝達機構は、回転体に設けられた第１係合部に係合し、外部負荷に抗してこの回転体を回転させる第２係合部を有する伝達部材を有し、この伝達部材は、上記回転体と同軸の歯車であって、外周に上記モータからの回転力が伝達される歯部を有するとともに内周に上記第１係合部と上記第２係合部とが係合し第２係合部が第１係合部を押して上記回転体を回転駆動する係合部を有し、上記回転体の回転中心から半径方向に離間した位置に上記出力部が形成されて、回転体が１回転するうちの前半は第２係合部が第１係合部に係合して上記伝達部材によって上記回転体が駆動される係合区間となっており、上記回転体が１回転するうちの後半は上記回転体が外部負荷によって回転することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、回転体が１回転するうちの後半は、モータによる非駆動区間となっていて、この非駆動区間は、回転体が外部負荷によって伝達部材の回転より早く回転し、第１係合部が第２係合部よりも先行することによって第１係合部および第２係合部が離間する離間区間となっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、回転体は同軸の歯車を有し、この同軸の回転体と歯車とに第１係合部と第２係合部がそれぞれ設けられ、第１係合部と第２係合部の、回転方向の合計の大きさが１８０°以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、回転体には調速機構が連結されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、回転体が１回転することを検知するためのカムとこのカムによってオン・オフされるスイッチ接点を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかるモータアクチュエータの実施形態について説明する。本発明にかかるモータアクチュエータの用途は特定の用途に限定されるものではないが、図示の実施形態は、洗濯機の排水弁を開閉するモータアクチュエータとして構成されている。
【００１２】
図３において、モータアクチュエータは、所定の間隔をおいて互いに平行に結合された地板４０、中地板４２、上板４６を有していて、地板４０の下面側には駆動源であるモータ１０が固定されている。モータ１０は、ステータとロータを有し、ロータは出力軸１２を一体に有している。出力軸１２は地板４０を貫通して中地板４２にまで至っていて、適宜の軸受で回転自在に支持されている。出力軸１２には、地板４０、中地板４２間において小径歯車１４が一体に形成されている。
【００１３】
地板４０、中地板４２間にはまた４個の軸が支持されていて、これらの軸にはモータ１０からの回転力を出力部に伝達する減速伝達機構が組み込まれている。この減速伝達機構は、図１（ｃ）、図２、図３に示すように、一体に形成された大径歯車１６と小径歯車１８、一体に形成された大径歯車２０と小径歯車２２、一体に形成された大径歯車２４と小径歯車２６、一体に形成された大径歯車２８と小径歯車３０とを有してなる。上記大径歯車１６は上記小径歯車１４と噛み合い、以下、小径歯車１８と大径歯車２０、小径歯車２２と大径歯車２４、小径歯車２６と大径歯車２８の順に噛み合っている。そして上記小径歯車３０は、大径歯車からなる伝達部材３２と噛み合っている。この伝達部材３２も含めて上記減速伝達機構を構成している。
【００１４】
上記伝達部材３２は、回転体３４の下部に、回転体３４に対して相対回転可能に嵌められている。伝達部材３２と回転体３４の回転中心は共通であり、したがって、伝達部材３２は回転体３４と同軸の歯車からなる。回転体３４は、下端部が地板４０によって回転自在に支持されるとともに、上部が上板４６の軸受部によって回転自在に支持されている。回転体３４には、上板４６の上面側において、回転体３４の回転中心から半径方向に離間した位置に出力部３８が形成されている。出力部３８は駆動対象に連結されて駆動対象を駆動するものである。例えば出力部３８は洗濯機の排水弁開閉機構に連結され、出力部３８の半回転で排水弁を開き、残りの半回転で排水弁を閉じるようになっている。出力部３８と駆動対象とを直結してもよいし、出力部３８と駆動対象の間に連結部材を介在させ、出力部３８の回転運動を直線的な往復運動に変換して駆動対象に駆動力を伝達するようにしてもよい。
【００１５】
図１（ｃ）、図２に示すように、伝達部材３２と回転体３４の嵌合部において、回転体３４の外周部からはほぼ９０°の開き角度で第１係合部６２が半径方向外側に向かって突出形成されている。一方、伝達部材３２の内周面からは、ほぼ９０°の開き角度で第２係合部６４が半径方向内側に向かって突出形成されている。第１係合部６２は第２係合部６４の回転範囲内にあり、第１係合部６２と第２係合部６４の、回転方向の合計の大きさは１８０°以下になっている。モータ１０が起動されることによって伝達部材３２は図１（ｂ）、図２において反時計方向に回転駆動され、伝達部材３２の第２係合部６４が第１係合部６２を押して、回転体３４を反時計方向に回転駆動するようになっている。
【００１６】
図１（ｂ）、図３に示すように、回転体３４には、中地板４２、上板４６間において大径歯車４８、カム６６が一体に形成されている。上記カム６６は、回転体３４が１回転することを検出するためのもので、外周縁部の１箇所に、所定の開き角度で凹部が形成されている。カム６６の外周面にはＶ字形に折り曲げられてなる可動接片６８の先端部が、その弾性力で摺接している。カム６６はこれと接離する固定側接片と対をなすスイッチ７０を構成している。スイッチ７０は、上記カム６６のカム面に応じてオン・オフされる。具体的には、カム６６の凹部に可動接片６８の先端部が摺接しているときはスイッチ７０がオフとなり、それ以外の、カム６６の同心円弧部分に可動接片６８の先端部が摺接しているときはスイッチ７０がオンとなるように構成されている。
【００１７】
上記大径歯車４８は、調速機構６０に連結されている。調速機構６０は、大径歯車４８と噛み合う小径歯車５０と、小径歯車５０と一体に形成された大径歯車５２と、大径歯車５２と噛み合う小径歯車５４と、小径歯車５４と一体に高速回転してブレーキ力を発生するブレーキ機構５６を有してなる。調速機構６０は、回転体３４が高速で回転しようとするときにブレーキ力を発生して回転体３４の回転速度を一定に制御する。特に、回転体３４が原位置に復帰するとき、駆動対象からの負荷によって回転体３４および駆動対象が瞬時に原位置に復帰すると、衝撃力によって駆動対象およびモータアクチュエータがダメージを受けるおそれがある。そこで、調速機構６０の作用によって回転体３４の高速回転を抑制し、回転体３４および駆動対象の原位置への復帰をソフトにかつ円滑に行うようになっている。回転体３４および駆動対象の原位置への復帰動作については後で詳細に説明する。
【００１８】
次に、上記実施形態の動作について説明する。
図１は排水弁が閉である場合の各部の動作態様を示している。図１（ａ）において、回転体３４の回転角度が０°のとき、出力部３８の位置を下死点とし、回転体３４が１８０°回転して出力部３８が符号３８Ａで示す位置まで回転したときの位置を上死点とする。回転体３４の回転角度が０°のとき、図示されない駆動対象である排水弁が閉位置にある。このときスイッチ７０の可動接片６８がカム６６の凹部に落ち込んでスイッチ７０がオフになっているが、図１（ｂ）は、図示されないスタートスイッチが押され、あるいはスタート制御信号が出力されてモータ１０が駆動され、カム６６が僅かに反時計方向に回転して可動接片６８を押し、スイッチ７０をオンさせた状態を示している。スイッチ７０がオンした後は、上記スタートスイッチまたはスタート制御信号がオフになっても、上記スイッチ７０がオンすることによってモータ１０への通電が維持され、モータ１０は回転を維持する。
【００１９】
モータ１０の回転によって小径歯車１４から伝達部材３２に至る減速伝達機構が回転力を伝達し、伝達部材３２が図１（ｃ）に示すように半時計方向に回転駆動される。伝達部材３２が有する第２係合部６４の回転方向直前に回転体３４の第１係合部６２があり、第２係合部６４が第１係合部６２を押して回転体３４を図１（ａ）に示すように反時計方向に回転駆動する。回転体３４の回転に伴って出力部３８は円弧を描きながら上死点に向かって移動する。出力部３８に直接または間接に連結されている排水弁には負荷がかかっていて、この負荷に抗して出力部３８が駆動され、これによって排水弁が開かれる。
【００２０】
図４（ａ）に示すように、回転体３４が１６０°回転して（約半回転して）上死点の手前までくると、排水弁は全開状態となり、この全開状態でモータ１０への通電が停止され、回転体３４の回転も停止する。このモータ１０への通電停止タイミングは、タイマによる制御で行ってもよいし、エンコーダによる回転角度検出、あるいは、カム６６にもう一つの検出部（図示の例では凹部）を形成してスイッチ７０をオフさせるようにしてもよい。
【００２１】
次に、排水が完了して再びモータ１０への通電制御が行われると、前述のようにして回転体３４は再び回転を開始する。回転体３４とともに出力部３８が移動して前記上死点を越えると、出力部３８には排水弁の負荷によって出力部３８を原位置に押し戻そうとする力が働いているため、この力によって回転体３４は原位置に向かって反時計方向に回転する。モータ１０の上記回転によって伝達部材３２も反時計方向に回転を続けるが、排水弁の負荷による回転体３４の回転速度が早いため、図５（ｃ）に示すように回転体３４の第１係合部６２が伝達部材３２の第２係合部６４よりも先行して時計方向に回転し、第１係合部６２と第２係合部６４とが離間する。回転体３４は上記の回転によって出力部３８を図５（ａ）に示すように下死点近くまで移動させ、排水弁を全閉状態にする。その後もモータ１０は回転し続け、伝達部材３２がほぼ１回転して伝達部材３２の第２係合部６４が回転体３４の第１係合部６２に追いついたとき、可動接片６８がカム６６の凹部に落ち込んでスイッチ７０がオフになることによってモータ１０の回転が停止する。
【００２２】
上記のように排水弁の負荷によって回転体３４が原位置に復帰するとき、前述の調速機構により復帰速度が抑制され、排水弁やモータアクチュエータにダメージを与えることなく回転体３４を円滑に原位置に復帰させ、排水弁を円滑に全閉状態に復帰させることができる。
【００２３】
再び排水するためにモータ１０に通電されると、モータ１０の回転によって回転体３４が反時計方向に回転駆動され、図１に示すように出力部３８が下死点を過ぎた後もスイッチ７０がオンすることによってモータ１０の回転が維持され、既に説明したように排水弁の開動作が行われる。
このようにして、回転体３４が１回転するうちの前半は、第２係合部６４が第１係合部６２に係合して伝達部材３２によって回転体３４が駆動され、第２係合部６４と第１係合部６２とが係合する係合区間となっている。また、回転体３４が１回転するうちの後半は、モータ１０による回転体３４の非駆動区間となっていて、この非駆動区間は、回転体３４が外部負荷である排水弁などの負荷によって回転し、第２係合部６４と第１係合部６２とが離間する離間区間となっている。
【００２４】
以上説明した実施形態によれば、伝達部材３２と回転体３４の追いかけ機構によって駆動対象を駆動するようにしたため、従来のようにバネを用いたワンウエイクラッチ機構を介して駆動対象を駆動するようにしたモータアクチュエータのように、高負荷がかかる駆動対象を駆動するとワンウエイクラッチ機構が破損するというような問題がなくなり、高負荷の駆動対象でも駆動することが可能になる。
【００２５】
また、駆動対象をその負荷に抗して駆動した後、原位置に復帰させるとき、上記伝達部材３２と回転体３４の追いかけ機構により、回転体３４の第１係合部６２が先行し、これを伝達部材３２の第２係合部６４が追いかけて第１係合部６２と第２係合部６４とが接触することはないため、伝達部材３２、回転体３４間に摩擦が生じることがなく、駆動対象を円滑に復帰させることができる。
【００２６】
本発明によれば、上記のように高負荷の駆動対象でも駆動することができるため、洗濯機の排水弁に限らず、それよりも高負荷の、例えば遠心脱水機用ブレーキ機構をオン・オフさせるためのモータアクチュエータとして使用することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、回転体の回転中心から半径方向に離間した位置に出力部を形成し、上記回転体が１回転するうちの前半は、伝達部材に形成されていて外部負荷に抗し上記回転体を回転させる第２係合部を、上記回転体が有する第１係合部に係合させて上記伝達部材によって上記回転体を駆動する係合区間とし、上記回転体が１回転するうちの後半は回転体が外部負荷によって回転する区間としたため、高負荷の駆動対象でも駆動することが可能である。
また、駆動対象をその負荷に抗して駆動した後、原位置に復帰させるとき、上記回転体が先行し、これを伝達部材が追いかけて回転体と伝達部材とが接触することはないため、回転体と伝達部材との間に摩擦が生じることがなく、駆動対象を円滑に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるモータアクチュエータの実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は上板より下の部分の平面図、（ｃ）は中地板より下の部分の平面図である。
【図２】上記実施形態の減速伝達機構部分を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態の減速伝達機構から調速機構に至る部分を示す展開断面図である。
【図４】上記実施形態の別の動作態様を図１に準じて示す（ａ）は平面図、（ｂ）は上板より下の部分の平面図、（ｃ）は中地板より下の部分の平面図である。
【図５】上記実施形態のさらに別の動作態様を図１に準じて示す（ａ）は平面図、（ｂ）は上板より下の部分の平面図、（ｃ）は中地板より下の部分の平面図である。
【符号の説明】
１０  モータ
３２  伝達部材としての大径歯車
３４  回転体
３８  出力部
６２  第１係合部
６４  第２係合部
【図１】
0003939573.tif 000002
【図２】
0003939573.tif 000003
【図３】
0003939573.tif 000004
【図４】
0003939573.tif 000005
【図５】
0003939573.tif 000006