(57)【要約】      （修正有）【課題】従来よりも高さ方向にコンパクトな動力伝達機構を提供する。【解決手段】扉の開閉と連動して回転する扉側ギア４２と、モータＭと連動して回転するモータ側ギア４１と、モータ側ギア４１に接続されたセンターギア４３と、センターギア４３に噛み合うとともに、所定の相対位置を保つ一対の遊動ギア４４と、センターギア４３の正回転又は逆回転に連動して、センターギア４３の回転軸を中心に一対の遊動ギア４１とともに旋回する首振り機構とを具備し、首振り機構の旋回にともない、一対の遊動ギア４４が、一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合う正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギア４４ｂが扉側ギア４２に噛み合う逆回転動力伝達位置と、一対の遊動ギア４４いずれもが扉側ギア４２に噛み合わない動力非伝達位置との間で移動するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扉とモータとの間に介在し、前記モータの動力を前記扉に伝えるための動力伝達機構であって、
前記扉の開閉と連動して回転する扉側ギアと、
前記モータと連動して回転するモータ側ギアと、
前記モータ側ギアに接続されたセンターギアと、
前記センターギアに噛み合うとともに、所定の相対位置を保つ一対の遊動ギアと、
前記センターギアの正回転又は逆回転に連動して、前記センターギアの回転軸を中心に前記一対の遊動ギアとともに旋回する首振り機構とを具備し、
前記首振り機構の旋回にともない、前記一対の遊動ギアが、一方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う逆回転動力伝達位置と、前記一対の遊動ギアいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達位置との間で移動することを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記首振り機構による前記一対の遊動ギアの動きを規制して、各遊動ギアのいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達状態にする動力非伝達状態保持機構とを具備することを特徴とする請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記動力非伝達状態保持機構が、
前記一対の遊動ギアの動きを規制する規制位置及びその規制を解除する解除位置の間で移動する規制部材と、
前記規制部材を前記規制位置に付勢する付勢部材と、
前記規制部材を前記規制位置から前記解除位置に移動させる規制解除機構とを有していることを特徴とする請求項２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記規制解除機構が、ソレノイドによる瞬時通電で前記規制部材を、前記規制位置から前記解除位置に移動させるものであることを特徴とする請求項３記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記首振り機構が、
前記遊動ギアが取り付けられるとともに、前記センターギアの回転軸を中心に回転する取付部材と、
前記取付部材と前記遊動ギアとの間に介在するとともに、前記各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材とを有していることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の動力伝達機構。
【請求項６】
前記扉側ギアと、前記扉側ギアに噛み合っている遊動ギアと、前記センターギアとのなす角度が９０度以上１３０度以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の動力伝達機構。
【請求項７】
冷蔵庫の筐体に設けられたモータと、
請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の動力伝達機構とを具備する冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項８】
前記モータの動力を前記冷蔵庫の扉に伝達するリンク機構をさらに具備し、
前記リンク機構が、
前記モータの動力を受けて回転する第１アームと、
前記第１アームからの力を受ける力点及び前記扉に力を加える作用点を有する第２アームとを有し、
前記扉が閉じている状態において、前記作用点が、前記力点から視て前記扉へ垂直に向かう方向よりも前記扉の回転軸側に位置していることを特徴とする請求項７記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項９】
前記扉の上面に設けられるとともに、前記扉を開くための補助力を発生させる補助機構をさらに具備し、
前記補助機構が、
前記第２アームの移動に連動して回転する回転部材と、
前記回転部材に連動して回転し、前記筐体に接触するとともに、前記補助力を前記扉に与える補助力付与部材を有していることを特徴とする請求項８記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項１０】
前記第２アームが、前記扉の上面に設けられた突出部材が貫通する長穴を有し、
前記長穴が、前記突出部材に沿って移動することにより、前記第２アームが前記回転部材に接触して、前記回転部材を回転させることを特徴とする請求項８又は９記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項１１】
扉が開いている状態において、前記第１アームと前記第２アームとのなす角度が１８０度以下であることを特徴とする請求項８乃至１０のうち何れか一項に記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項１２】
冷蔵庫の扉を自動開閉する冷蔵庫用扉開閉機構であって、
モータと、
前記モータと前記扉との間に介在して該モータの動力を前記扉に伝達するリンク機構と、
前記扉の開閉移動を制御する制御部とを具備し、
前記制御部が、
前記扉の移動速度を算出する速度算出部と、
前記速度算出部により算出された算出速度及び所定の目標速度を比較して、前記算出速度が前記目標速度に近づくように前記モータへの出力を制御するモータ制御部とを有していることを特徴とする冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項１３】
前記速度算出部が、前記扉の移動量及び移動時間に基づいて前記移動速度を算出することを特徴とする請求項１２記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【請求項１４】
前記速度算出部が、前記扉の移動範囲を分割した複数のステップ毎に前記移動速度を算出し、
前記モータ制御部が、１つのステップにおいて前記速度算出部により算出された算出速度に基づいて、次のステップにおける前記モータへの出力を制御することを特徴とする請求項１２又は１３記載の冷蔵庫用扉開閉機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの動力を扉に伝達するために用いられる動力伝達機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達機構としては、例えば特許文献１に示すように、モータと扉に接続されたリンクとの間に介在する複数のギアを有し、これらのギアによりモータの動力を扉に伝達して、扉を開閉するようにしたものがある。
【０００３】
この動力伝達機構は、モータの動力が扉へ伝達されない動力非伝達状態と、前記動力が扉に伝達される動力伝達状態とを切り替えるクラッチ機構をさらに具備し、扉を手動でも自動でも開閉できるように構成されている。
【０００４】
より具体的には、前記クラッチ機構が、第１ギアと、第１ギアの上方に位置するとともに回転軸に沿って上下移動する第２ギアとを有し、動力非伝達状態では第２ギアを第１ギアの上方に付勢しており、この状態から第２ギアに下向きの力を加えることで、第２ギアを第１ギアと噛み合わせて動力伝達状態に切り替えるようにしている。
【０００５】
ところが、上述した構成では、動力非伝達状態と動力伝達状態とを切り替える際に、第２ギアを回転軸に沿った方向（以下、高さ方向ともいう）に移動させる必要があり、これにより、動力伝達機構を高さ方向にコンパクト化するには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、従来よりも高さ方向にコンパクトな動力伝達機構を提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る動力伝達機構は、扉とモータとの間に介在し、前記モータの動力を前記扉に伝えるための動力伝達機構であって、前記扉の開閉と連動して回転する扉側ギアと、前記モータと連動して回転するモータ側ギアと、前記モータ側ギアに接続されたセンターギアと、前記センターギアに噛み合うとともに、所定の相対位置を保つ一対の遊動ギアと、前記センターギアの正回転又は逆回転に連動して、前記センターギアの回転軸を中心に前記一対の遊動ギアとともに旋回する首振り機構とを具備し、前記首振り機構の旋回にともない、前記一対の遊動ギアが、一方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギアが前記扉側ギアに噛み合う逆回転動力伝達位置と、前記一対の遊動ギアいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達位置との間で移動することを特徴とするものである。
【０００９】
このような動力伝達機構であれば、首振り機構によって、一対の遊動ギアをセンターギアの回転軸と垂直な平面に沿って動かすことで、一対の遊動ギアを各動力伝達位置と動力非伝達位置との間で移動させることができるので、従来の動力伝達機構が有しているクラッチ機構のような、ギアを高さ方向に動かす機構を不要にすることができ、動力伝達機構を高さ方向にコンパクトにすることができる。
また、従来の動力伝達機構は、動力伝達状態と動力非伝達状態とを切り替えるべく、ギアを高さ方向に移動させるので、そのための専用のアクチュエータが必要となる。一方、上述した本願発明に係る動力伝達機構によれば、センターギアの回転に連動して一対の遊動ギアが動くので、モータの動力で一対の遊動ギアを動かすことができ、動力伝達状態と動力非伝達状態とを切り替えるための専用のアクチュエータを不要にすることができる。
【００１０】
ここで、センターギアの回転に連動して一対の遊動ギアが動く原理について説明する。
モータの動力でセンターギアが回転すると、各遊動ギアには、センターギアとの噛み合っている部分を介して、接線方向の力が加わる。この接線方向の力により、一対の遊動ギアには、センターギアを中心に旋回しようとするトルクが生じ、これにより、一対の遊動ギアはセンターギアの回転軸と垂直な平面に沿って動くようになる。
【００１１】
そこで、一対の遊動ギアを、いずれもが扉側ギアに噛み合わない位置に留めるためには、前記首振り機構による前記一対の遊動ギアの動きを規制して、各遊動ギアのいずれもが前記扉側ギアに噛み合わない動力非伝達状態にする動力非伝達状態保持機構とを具備するものが好ましい。
【００１２】
動力非伝達状態保持機構の具体的実施態様としては、前記一対の遊動ギアの動きを規制する規制位置及びその規制を解除する解除位置の間で移動する規制部材と、前記規制部材を前記規制位置に付勢する付勢部材と、前記規制部材を前記規制位置から前記解除位置に移動させる規制解除機構とを有しているものが好ましい。
これならば、規制解除機構が規制部材を規制位置から解除位置に移動させることで、上述したトルクによって、一対の遊動ギアをセンターギア周りに旋回させるとともに、一方又は他方の遊動ギアを扉側ギアに噛み合わせて、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替えることができる。
【００１３】
ここで、一方又は他方の遊動ギアが扉側ギアに噛み合うと、この遊動ギアには、センターギア及び扉側ギアから、噛み合っている部分を介して、接線方向の力が加わる。このことから、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わると、遊動ギアに加わる前記トルクが増大し、このトルクが規制部材に加わる付勢力に抗して、規制部材が解除位置に留まるとともに動力伝達状態が保たれる。
そこで、規制解除機構の構成を簡素化するとともに省エネルギー化を図るためには、前記規制解除機構が、ソレノイドによる瞬時通電で前記規制部材を、前記規制位置から前記解除位置に移動させるものが好ましい。
【００１４】
前記首振り機構が、前記遊動ギアが取り付けられるとともに、前記センターギアの回転軸を中心に回転する取付部材と、前記取付部材と前記遊動ギアとの間に介在するとともに、前記各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材とを有していることが好ましい。
これならば、回転負荷部材が、各遊動ギアを回転しにくくするので、センターギアの回転により一対の遊動ギアにより生じる前記トルクが増大し、一対の遊動ギアを前記平面に沿って動かしやすくすることができる。
【００１５】
一対の遊動ギアがセンターギアを中心に動くことで、一方又は他方の遊動ギアが扉側ギアと確実に噛み合うためには、前記扉側ギアと、前記扉側ギアに噛み合っている遊動ギアと、前記センターギアとのなす角度が９０度以上１３０度以下であるものが好ましい。
【００１６】
冷蔵庫の筐体に設けられたモータと、上述した動力伝達機構とを具備する冷蔵庫用扉開閉機構であれば、上述した作用効果を得ることができる。
【００１７】
前記モータの動力を前記冷蔵庫の扉に伝達するリンク機構をさらに具備し、前記リンク機構が、前記モータの動力を受けて回転する第１アームと、前記第１アームからの力を受ける力点及び前記扉に力を加える作用点を有する第２アームとを有し、前記扉が閉じている状態において、前記作用点が、前記力点から視て前記扉へ垂直に向かう方向よりも前記扉の回転軸側に位置していることが好ましい。
これならば、扉が閉じている状態において、第２アームの作用点が、力点から視て扉へ垂直に向かう方向よりも扉の回転軸側に位置しているので、アームの長さを必要以上に長くすることなく、扉を９０度以上大きく開放することができる。
【００１８】
ここで、扉を開くためには、まず磁力により強力に扉を密閉しているガスケットと筐体とを切り離す必要がある。
そこで、前記扉の上面に設けられるとともに、前記扉を開くための補助力を発生させる補助機構をさらに具備し、前記補助機構が、前記第２アームの移動に連動して回転する回転部材と、前記回転部材に連動して回転し、前記筐体に接触するとともに、前記補助力を前記扉に与える補助力付与部材を有しているものが好ましい。
これならば、モータの動力を受けて回転する第１アーム及び第２アームに連動して回転部材が回転し、これにより補助力付与部材が筐体を押圧し、ガスケットの着磁力を切り離すことができる。このようにガスケットの着磁力から解放されれば、軽い負荷で扉を開くことができるので、扉を開くために必要なモータの動力を小さくすることができ、モータの小型化を図ることができる。
【００１９】
第２アームの移動に連動して回転部材を回転させるための具体的な実施形態としては、前記第２アームが、前記扉の上面に設けられた突出部材が貫通する長穴を有し、前記長穴が、前記突出部材に沿って移動することにより、前記第２アームが前記回転部材に接触して、前記回転部材を回転させるものが挙げられる。
これならば、第２アームが長穴分の回転をする間に、回転部材に接触して回転させることができる。
【００２０】
扉を自動で閉じるためには、扉が開いている状態において、前記第１アームと前記第２アームとのなす角度が１８０度以下であることが好ましい。
【００２１】
ここで、冷蔵庫の扉を自動で開閉する構成において、モータから扉に伝わる動力が一定であると、扉に収容された食品などの重量が軽い場合、扉に加わる荷重が小さいので、扉を開く際は、扉の移動速度が速くなってユーザに衝突する危険性が生じ、扉を止める際は、扉が急激に減速してしまい、扉が十分に開かないという問題が生じる。
一方、扉に収容された食品などの重量が重い場合、扉に加わる荷重が大きいので、扉を開く際は、扉の移動速度が遅くなり、扉を止める際は、慣性力によって扉を適切に減速させることができず、扉が目標の開度に達しても止まらないという問題が生じる。
【００２２】
そこで、本発明に係る冷蔵庫用扉開閉機構は、冷蔵庫の扉を自動開閉するものであって、モータと、前記モータと前記扉との間に介在して該モータの動力を前記扉に伝達するリンク機構と、前記扉の開閉移動を制御する制御部とを具備し、前記制御部が、前記扉の移動速度を算出する速度算出部と、前記速度算出部により算出された算出速度及び所定の目標速度を比較して、前記算出速度が前記目標速度に近づくように前記モータへの出力を制御するモータ制御部とを有していることを特徴とするものである。
このような冷蔵庫用扉開閉機構であれば、モータ制御部が、扉の移動速度を所定の目標速度となるようにモータへの出力を制御するので、扉に加わる荷重に関わらず、扉を安定的に自動開閉することができ、扉の移動速度や開度の均一化を図ることができる。
【００２３】
前記速度算出部の具体的実施態様としては、前記扉の移動量及び移動時間に基づいて前記移動速度を算出するものが挙げられる。
【００２４】
前記速度算出部が、前記扉の移動範囲を分割した複数のステップ毎に前記移動速度を算出し、前記モータ制御部が、１つのステップにおいて前記速度算出部により算出された算出速度に基づいて、次のステップにおける前記モータへの出力を制御することが好ましい。
これならば、扉の移動速度をより精度良く制御することができ、扉の移動速度や開度をより均一にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
このように構成した本発明によれば、動力伝達機構の高さ方向にコンパクト化しながらも、モータの動力が扉へ伝達される動力伝達状態と、前記動力が扉に伝達されない動力非伝達状態とを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態の冷蔵庫の構成を模式的に示す図。
【図２】同実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構の構成を模式的に示す図。
【図３】同実施形態における動力伝達状態を模式的に示す図。
【図４】同実施形態における動力伝達機構を模式的に示す図。
【図５】同実施形態における首振り機構を模式的に示す図。
【図６】同実施形態における動力非伝達状態を模式的に示す図。
【図７】同実施形態における動力非伝達状態保持機構を模式的に示す図。
【図８】同実施形態におけるリンク機構を模式的に示す図。
【図９】同実施形態における補助機構を模式的に示す図。
【図１０】同実施形態における制御部の機能を示す機能ブロック図。
【図１１】同実施形態におけるモータを制御するための制御回路を示す電気回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明に係る冷蔵庫用扉開閉機構１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
まず始めに、本実施形態に係る冷蔵庫Ｒについて説明する。
【００２９】
冷蔵庫Ｒは、図１に示すように、前面が開口した筐体Ｈと、前記筐体Ｈの開口に設けられた左右の扉Ｄとを有し、左右の扉Ｄが所定の回転軸を中心に回転するように構成されたものである。
なお、各扉Ｄは、筐体Ｈに対して例えばヒンジＺで接続されている。
【００３０】
冷蔵庫用扉開閉機構１００は、上述した冷蔵庫Ｒの各扉Ｄを独立して開閉するためのものであり、ここでは、冷蔵庫Ｒの上面に、左右の扉Ｄそれぞれに対して設けられている。
本実施形態では、各冷蔵庫用扉開閉機構１００は、いずれも同じ構成を有しており、以下では、代表して右側の扉Ｄを開閉するための冷蔵庫用扉開閉機構１００について説明する。
【００３１】
具体的にこの冷蔵庫用扉開閉機構１００は、図２に示すように、筐体Ｈの上面に設けられた駆動機構１０と、駆動機構１０の動力を扉Ｄに伝達するリンク機構２０と、リンク機構２０が扉Ｄを開くときの補助をする補助機構３０とを具備している。
以下、各機構について説明する。
【００３２】
＜駆動機構＞
駆動機構１０は、扉Ｄを開閉するための動力を出力するものであり、ここでは、図２に示すように、ケーシングＣ内に収容されて筐体Ｈの上面に取り付けられている。
具体的にこのものは、図３及び図４に示すように、モータＭと、モータＭの動力をリンク機構２０に伝達する動力伝達機構４０とを有している。
【００３３】
モータＭは、図示しない制御部からの制御信号を受け付けて、正回転又は逆回転するものであり、ここでは、例えば、前記制御信号に基づいて、所定の回転数で回転するように構成されている。
【００３４】
動力伝達機構４０は、モータＭの動力がリンク機構２０に伝達される動力伝達状態と、前記動力がリンク機構２０に伝達されない動力非伝達状態とに切り替わるように構成されており、具体的には、モータＭに連動して回転するモータ側ギア４１と、扉Ｄの開閉、つまりリンク機構２０に連動して回転する扉側ギア４２と、モータ側ギア４１に噛み合うセンターギア４３と、センターギア４３に噛み合う一対の遊動ギア４４（以下、これらを区別するときは、一方の遊動ギア４４ａ、他方の遊動ギア４４ｂともいう）とを有している。
【００３５】
本実施形態では、複数のモータ側ギア４１が、直列的に接続されており、これらのうち最も扉側に位置するモータ側ギア４１に、センターギア４３に接続されている。このセンターギア４３に噛み合う一対の遊動ギア４４は、センターギア４３の回転軸と扉側ギア４２の回転軸とを結ぶ直線を挟むように配置されており、センターギア４３に連動して回転する。
【００３６】
そして、本実施形態の動力伝達機構４０は、図３及び図４に示すように、センターギア４３が回転することにより、一対の遊動ギア４４を、センターギア４３を中心にセンターギア４３の回転軸と垂直な平面に沿って動かす首振り機構５０と、各遊動ギアのいずれもが扉側ギア４２に噛み合わない動力非伝達状態にする動力非伝達状態保持機構６０とをさらに具備している。
なお、図４に示す動力伝達機構４０は、上述した自動開モードにおいて、センターギア４３、一対の遊動ギア４４及び扉側ギア４２を取り外した状態である。
【００３７】
前記首振り機構５０は、一対の遊動ギア４４を、一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合う正回転動力伝達位置と、他方の遊動ギア４４ｂが扉側ギア４２に噛み合う逆回転動力伝達位置と、一対の遊動ギア４４いずれもが扉側ギア４２に噛み合わない動力非伝達位置との間で移動させるものである。
【００３８】
本実施形態の首振り機構５０は、一対の遊動ギア４４をセンターギア４３の回転軸周りにセンターギア４３の回転方向に沿って旋回させ、これにより、一方の遊動ギア４４ａを扉側ギア４２に噛み合わせるとともに他方の遊動ギア４４ｂを扉側ギア４２から離す、又は、他方の遊動ギア４４ｂを扉側ギア４２に噛み合わせるとともに一方の遊動ギア４４ａを扉側ギア４２から離すように構成されている。
【００３９】
より詳細には、図３の上段に示すように、モータＭの回転に連動してセンターギア４３が正回転すると（本実施形態では、上方から視て反時計回り）、一対の遊動ギア４４がセンターギア４３の回転軸を中心に上方から視て反時計回りに旋回して、一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合う。これにより、本実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構１００は、モータＭの動力によって扉Ｄが自動で開く自動開モードとなる。
【００４０】
一方、図３の下段に示すように、モータＭの回転に連動してセンターギア４３が逆回転すると（本実施形態では、上方から視て時計回り）、一対の遊動ギア４４がセンターギア４３の回転軸を中心に上方から視て時計回りに旋回して、他方の遊動ギア４４ｂが扉側ギア４２に噛み合う。これにより、本実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構１００は、モータＭの動力によって扉Ｄが自動で閉じる自動閉モードとなる。
【００４１】
上述した自動開モード及び自動閉モードにおいて、扉側ギア４２と、扉側ギア４２に噛み合っている一方又は他方の遊動ギア４４と、センターギア４３とは、これらのなす角度αが９０度以上かつ１３０度以下となるように配置されており、本実施形態では、前記角度αが１１０度以上かつ１２０度以下となるように設計されている。
【００４２】
続いて、前記首振り機構５０の具体的構成を説明する。
このものは、図４及び図５に示すように、センターギア４３の回転軸を中心に回転するとともに、遊動ギアが取り付けられる取付部材５１と、取付部材５１と遊動ギアとの間に介在するとともに、各遊動ギアの回転に負荷を与える回転負荷部材５２とを具備している。
【００４３】
取付部材５１は、特に図５に示すように、厚み方向に貫通して形成された貫通穴５１ｈを有する平板部材５１１と、平板部材５１１から起立するとともに遊動ギアが取り付けられる遊動ギア用取付軸５１２とから構成されている。
前記貫通穴５１ｈは、略円形状をなすとともに、センターギア４３が取り付けられるセンターギア用取付軸７の径寸法よりも大きく形成されている。これにより、この貫通穴５１ｈを介して取付部材５１をセンターギア用取付軸７に通すことができ、この取付部材５１は、センターギア用取付軸７を中心に回転可能となる。
【００４４】
回転負荷部材５２は、遊動ギアの回転に負荷を与え、一対の遊動ギア４４をセンターギア４３の回転軸周りに旋回させるトルクを発生させるものであり、ここでは、遊動ギア用取付軸５１２に取り付けられるとともに、遊動ギア４４に対して回転軸に沿った上向きの力を加えるバネ等の弾性部材である。
【００４５】
本実施形態では、図５に示すように、遊動ギア用取付軸５１２に回転負荷部材５２を通し、その上から遊動ギア４４を通し、さらにその上から遊動ギアを押圧する押圧部材５３を通すことで、回転負荷部材５２から遊動ギアへ上向きの力が加わるように構成されている。
なお、前記押圧部材５３は、前記遊動ギア用取付軸５１２の外周面に周方向に沿って形成された凹溝５１３に係合するように構成されている。
【００４６】
ここで、本実施形態の動力伝達機構４０は、図３及び図４に示すように、センターギア用取付軸７に一方の遊動ギア４４ａが取り付けられる第１取付部材５１ａを通し、その上から他方の遊動ギア４４ｂが取り付けられる第２取付部材５１ｂを通し、さらにその上からセンターギア４３を通して組み立てられている。
【００４７】
上述したように組み立てられた状態において、本実施形態の首振り機構５０は、特に図４に示すように、第１取付部材５１ａと第２取付部材５１ｂとが扉側ギア４２に向かって所定の開き角度θ１となるように構成されている。前記開き角度θ１は、言い換えれば、センターギア４３の回転軸を中心とした各遊動ギア４４ａ、４４ｂの回転軸のなす角度である。
【００４８】
本実施形態では、この開き角度θ１内に、各取付部材５１の平板部材５１１に形成された段部５１４が位置するとともに、センターギア用取付軸７に対して段部５１４の反対側に形成されるとともに、前記開き角度θ１を規制する角度規制部５１５が設けられている。
【００４９】
具体的にこの角度規制部５１５は、図４及び図５に示すように、前記平板部材５１１の外側面から外側に突出した突出部であり、開き角度θ１が小さくなると、各角度規制部５１５の距離が縮まり、開き角度θ１が所定角度になると各角度規制部５１５が接触するように構成されている。
上述した構成により、各遊動ギア４４ａ、４４ｂは所定距離より近づくことはなく、両方の遊動ギア４４ａ、４４ｂいずれもが扉側ギア４２に噛み合うことを防ぐことができる。
【００５０】
次に、動力非伝達状態保持機構６０について説明する。
【００５１】
動力非伝達状態保持機構６０は、図７に示すように、上述した首振り機構５０による一対の遊動ギア４４の動きを規制して、各遊動ギア４４のいずれもが扉側ギア４２に噛み合っておらず、モータＭの動力が扉側ギア４２に伝達されない動力非伝達状態にするものである。本実施形態では、動力非伝達状態において、冷蔵庫用扉開閉機構１００が、扉Ｄを手動で開閉できる手動モードとなる。
【００５２】
具体的にこのものは、図７の上段に示すように、前記首振り機構５０による一対の遊動ギア４４の動きを規制する規制位置Ｘと、図７の下段に示すように規制位置Ｘでの規制を解除する解除位置Ｙとの間で移動する規制部材６１と、規制部材６１を規制位置Ｘに付勢する付勢部材６２と、規制部材６１を規制位置Ｘから解除位置Ｙに移動させる規制解除機構６３とを有している。
【００５３】
規制部材６１は、扉側ギア４２が取り付けられる扉側ギア用取付軸８に対して進退可能に構成されており、具体的には、一端部が半円形状をなすとともに、他端部に厚み方向に貫通する貫通穴６１ｈが形成されたものである。
前記貫通穴６１ｈは、略長穴形状をなすとともに、扉側ギア用取付軸８の径寸法より大きく形成されている。これにより、この貫通穴６１ｈを介して規制部材６１を扉側ギア用取付軸８に通すことができ、この規制部材６１は、扉側ギア用取付軸８に対して進退可能となる。
【００５４】
この規制部材６１は、上述した進退移動によって、規制位置Ｘと解除位置Ｙとの間を移動し、規制位置Ｘにおいて、一端部が第１取付部材５１ａと第２取付部材５１ｂとの間に介在して一対の遊動ギア４４の旋回を規制し、解除位置Ｙにおいて、前記一端部が第１取付部材５１ａ及び第２取付部材５１ｂのいずれにも接触せず、前記旋回を許容する。
より詳細に、規制位置Ｘにおいては、規制部材６１の一端部が、上述した各平板部材５１１の各段部５１４の間に形成された隙間に嵌り込むように構成されている。
【００５５】
付勢部材６２は、規制部材６１に対して解除位置Ｙから規制位置Ｘに向かう付勢力を与えるものであり、本実施形態では、一端が規制部材６１に取り付けられるとともに、他端が例えばケースに固定された固定部材９に取り付けられたバネ等の弾性部材である。
【００５６】
規制解除機構６３は、前記規制部材６１を規制位置Ｘから解除位置Ｙに移動させるものであり、ここでは、規制部材６１に取り付けられるともに、例えば図示しない制御部からの制御信号を受け付けて、規制部材６１に対して、前記付勢力と反対方向の解除力を与えるものである。
より具体的に本実施形態の規制解除機構６３は、前記制御信号を受け付けると、図示しないソレノイドに瞬時通電され、この瞬時通電によって、前記解除力を前記規制部材６１に与えるように構成されている。
【００５７】
以上のように構成された動力伝達機構４０によれば、動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替わることにより、扉Ｄの開閉を自動又は手動に切り替えることができる。
以下、動力伝達機構４０が、動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替わる際の動作について説明する。
【００５８】
始めに、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わる動作について説明する。
なお、動力伝達状態に切り替わる際に、一方又は他方のどちらの遊動ギア４４が扉側ギア４２に噛み合うかは、モータＭの回転方向によって定まり、いずれの場合も動作原理は同様であるため、以下では、代表して一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合って動力伝達状態に切り替わる場合を説明する。
【００５９】
動力非伝達状態においては、図６に示すように、規制部材６１が規制位置Ｘに付勢されており、一対の遊動ギア４４はいずれも扉側ギア４２と噛み合っていない。
ここで、モータＭに所定の電圧を印加して、センターギア４３を正回転させると、一対の遊動ギア４４には、センターギア４３との噛み合っている部分を介して接線方向の力が加わる。
この接線方向の力により、各遊動ギア４４は回転軸を中心に回転し始める。ところが、回転負荷部材５２が、遊動ギアの回転に負荷を与えているため、前記接線方向の力は、遊動ギアを回転軸を中心に回転させる回転トルクと遊動ギアをセンターギア４３周りに旋回させる首振りトルクとに分配される。
このとき、本実施形態では、付勢部材６２から規制部材６１に加わる付勢力が前記首振りトルクに抗しており、規制部材６１が、首振り機構５０による一対の遊動ギア４４の動きを規制した状態（つまり、動力非伝達状態）を保つ。
【００６０】
この状態において、例えば、図示しない制御部に動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替えるための切替信号が送信されると、前記制御部は、規制解除機構６３のソレノイドに印加される電圧を制御して瞬時通電し、規制部材６１に瞬間的な解除力を加える。
これにより、規制部材６１が規制位置Ｘから解除位置Ｙに移動するとともに、一対の遊動ギア４４は、首振りトルクによって、センターギア４３周りに旋回して、一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合い、動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わる。
【００６１】
このように、一方の遊動ギア４４ａが扉側ギア４２に噛み合って動力伝達状態に切り替わると、一方の遊動ギア４４ａには、扉側ギア４２との噛み合っている部分を介して接線方向の力が加わる。
これにより、上述した首振りトルクが増大し、本実施形態では、この首振りトルクが前記付勢力に抗して、ソレノイドに通電することなく、規制部材６１を解除位置Ｙに留まらせることができる。
【００６２】
次に、動力伝達状態から動力非伝達状態に切り替わる動作について説明する。
動力伝達状態では、上述したように、首振りトルクが付勢力に抗して、動力伝達状態が保たれている。
この状態において、例えば、図示しない制御部に動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替えるための切替信号が送信されると、前記制御部は、モータＭに印加される電圧を制御して、モータＭの回転を停止又は瞬間逆転させる。
これにより、モータＭに連動してセンターギア４３の回転は停止又は瞬間逆転し、上述した首振りトルクが減少する。
これにより、前記付勢力が首振りトルクに抗して、規制部材６１が解除位置Ｙから規制位置Ｘに移動して、遊動ギアと扉側ギア４２との噛み合いが外れるとともに、動力伝達状態から動力非伝達状態に切り替わる。
【００６３】
＜リンク機構＞
続いて、上述した駆動機構１０から出力された動力を、扉Ｄに伝えるリンク機構２０について説明する。
【００６４】
リンク機構２０は、一端部が前記駆動機構１０の出力軸（本実施形態では、扉側ギア４２の出力軸）に接続されるとともに、他端部が扉Ｄに接続されるものであり、具体的には、図８及び図９に示すように、前記駆動機構１０の動力によって回転する第１アーム２１と、第１アーム２１の回転に連動して動く第２アーム２２とから構成されている。
【００６５】
第１アーム２１は、一端部が扉側ギア４２に例えば螺子などで固定されるとともに、他端部に第２アーム２２が接続され、扉側ギア４２と連動して扉側ギア４２の回転軸を中心に回転するように構成されている。
本実施形態では、扉Ｄが閉じられている状態において、第１アーム２１の一端部から他端部に向かう第１延伸方向Ｌ１が、筐体Ｈの後方に向くように設定されている。
【００６６】
第２アーム２２は、一端部が前記第１アーム２１に接続されており、この接続部２３を中心に回転するとともに、一端部から他端部に向かう第２延伸方向Ｌ２に沿って進退移動するように構成されている。
より詳細にこの第２アーム２２は、第１アーム２１からの力を受ける力点及び扉Ｄに力を加える作用点を有しており、回転及び進退移動しながら扉Ｄを開閉するものである。
本実施形態では、図９に扉Ｄが閉じられている状態において、前記第２延伸方向Ｌ２が、筐体Ｈの前方に向くように設定されている。
【００６７】
ここで、本実施形態では、前記第１延伸方向Ｌ１は、扉側ギア４２の回転軸から第１アーム２１の他端部に設けられた第２アーム２２の回転軸に向かう方向である。また、前記第２延伸方向Ｌ２は、前記力点から前記作用点に向かう方向であり、具体的には、第１アーム２１の他端部に設けられた第２アーム２２の回転軸から第２アームの他端部に設けられた扉Ｄに接続される接続部に向かう方向である。
【００６８】
そして、本実施形態のリンク機構２０は、図９に示すように、扉Ｄが閉じている状態において、前記作用点が、前記力点から視て扉Ｄへ垂直に向かう方向よりも扉Ｄの回転軸側（本実施形態では、ヒンジＺ側）に位置しているように構成されている。
【００６９】
本実施形態のリンク機構２０は、第１アーム２１と第２アーム２２のなす角度、つまり第１延伸方向Ｌ１と第２延伸方向Ｌ２のなす角度θ２が、扉Ｄが開いている状態において１８０度以下となるように構成されている。
【００７０】
＜補助機構＞
本実施形態の冷蔵庫用扉開閉機構１００は、上述したリンク機構２０が扉Ｄを開くときの補助をする補助機構３０をさらに具備している。
【００７１】
この補助機構３０は、扉Ｄを開くための補助力を生じさせるものであり、ここでは、図示しないケーシング内に収容されて扉Ｄの上面に取り付けられている。
具体的にこのものは、図９に示すように、所定の回転軸Ｔ１を中心に回転する回転部材３１と、筐体Ｈに力を作用させることにより、扉Ｄに前記補助力を与える補助力付与部材３２と、前記回転部材３１と前記補助力付与部材３２とを接続する接続部材３３とを具備してなる。
【００７２】
回転部材３１は、回転体３１１と、回転体３１１から上向きに突出した突出部３１２とから構成されており、本実施形態では、上述した第２アーム２２が前記突出部３１２に接触することにより、回転体３１１が回転軸Ｔ１を中心に回転するように構成されている。
詳述すると、本実施形態の第２アーム２２は、図８及び図９に示すように、他端部に厚み方向に貫通した長穴２２ｈが形成されたものであり、この長穴２２ｈに扉Ｄの上面から起立した突出ピンＰ（請求項でいう突出部材）が貫通するように構成されている。また、この第２アーム２２は、前記長穴２２ｈより一端部側に形成され、前記第２延伸方向Ｌ２と交差する方向に延びる延出部２２１を有している。
上述した構成により、本実施形態の第２アーム２２は、長穴２２ｈが突出ピンＰに沿ってスライドするように、第２延伸方向Ｌ２に沿って進退移動し、一端部から他端部に向かって進退移動する際に、前記延出部２２１が回転体３１１の突出部３１２に衝突して、回転体３１１を回転させる。
【００７３】
補助力付与部材３２は、前記回転部材３１と連動して回転軸Ｔ２を中心に回転するものであり、この回転によって筐体Ｈの前面に衝突する衝突部３２１を有している。
本実施形態の補助力付与部材３２は、前記衝突部３２１が、扉Ｄの回転軸Ｔ３から所定距離離れた位置に設けられており、この所定距離に応じた大きさの補助力を扉Ｄに作用させるように構成されている。
【００７４】
接続部材３３は、回転部材３１と補助力付与部材３２とを接続して、これらを連動して回転させるものであり、扉Ｄの長手方向に沿って延伸する長尺状をなすものである。
【００７５】
＜制御部＞
次に、冷蔵庫用扉開閉機構１００の動作を制御する制御部について説明する。
【００７６】
制御部は、扉Ｄの開閉移動や動力伝達機構４０の動作を制御するものであり、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、タイマー、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたものであり、機能的には、図１０に示すように、動力伝達機構４０を動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替える切替部７１と、扉Ｄの移動速度を算出する速度算出部７２と、モータＭの出力を制御するモータ制御部７３とを有している。
【００７７】
以下、各部について説明する。
【００７８】
切替部７１は、例えば扉Ｄに設けられた入力手段を用いて、ユーザが入力した切替信号を取得するものであり、具体的には、前記切替信号に基づいて、モータＭに印加される電圧や、規制解除機構６３のソレノイドに印加される電圧を制御して、動力伝達機構４０を動力伝達状態又は動力非伝達状態に切り替えるように構成されている。
【００７９】
速度算出部７２は、扉Ｄの移動量及び移動時間に基づいて扉Ｄの移動速度を算出するものである。
本実施形態の速度算出部７２は、扉Ｄの開度を検出する扉開度検出機構Ｅから扉の開度を示す開度信号を取得するとともに、ＣＰＵ内蔵のタイマーから扉Ｄの移動時間を示す時間信号を取得し、これらの各信号に基づいて算出された移動速度を算出速度として後述するモータ制御部７３に出力するように構成されている。
【００８０】
本実施形態では、前記扉開度検出機構Ｅは、図７に示すように、扉側ギア４２にギアを介して取り付けられており、扉側ギア４２の回転量に応じたパルス信号を前記開度信号として速度算出部７２に出力するものであり、具体的には、扉側ギア４２と同期して回転するエンコーダ等を利用したものである。
また、前記タイマーは、前記扉開度検出機構Ｅからパルス信号が出力される時間を測定し、この時間を扉Ｄの移動時間として前記時間信号を速度算出部７２に出力するものである。
【００８１】
モータ制御部７３は、前記速度算出部７２により出力された算出速度と、例えば予めメモリの所定領域に記憶された目標速度とを取得するともに、前記算出速度と前記目標速度とを比較して、扉Ｄの算出速度が目標速度に近づくように、モータＭへの出力をＰＷＭ制御などすることで、モータ速度を可変に制御できるように構成されている。
【００８２】
本実施形態では、前記速度算出部７２が、扉Ｄの移動範囲を分割した複数のステップ毎に移動速度を算出し、前記モータ制御部７３が、１つのステップにおいて速度算出部７２により算出された算出速度に基づき、次のステップにおけるモータＭの出力を制御するように構成されている。
【００８３】
ここで、扉Ｄの移動範囲とは、扉Ｄが閉じている状態から、扉Ｄの開度が所定の目標角度となるまでの範囲に設定されており、本実施形態では、例えば、前記開度が０度〜１１０度までの範囲としている。
また、各ステップは、上述した移動範囲を、一定の開度毎に分割した各範囲に設定されており、本実施形態では、移動範囲である０度〜１１０度を例えば１０度毎に分割した各範囲としている。
【００８４】
以下、上述した設定における制御部の具体的な制御内容について説明する。
【００８５】
本実施形態では、モータＭの通電を開始したあと、前記扉開度検出機構Ｅが、扉Ｄの開度を検出するとともに、前記タイマーが、扉Ｄの開度が１０度増えるまでの時間を測定する。
【００８６】
そして、速度算出部７２が、扉開度検出機構Ｅからの開度信号及びタイマーからの時間信号に基づいて、扉Ｄの開度が１０度増える間の移動速度、つまり各ステップの移動速度を算出し、この結果を算出速度としてモータ制御部７３に出力する。
【００８７】
モータ制御部７３は、各ステップにおいて算出された算出速度と、各ステップそれぞれに設定されている目標速度とを比較し、これらの差分に応じて、次のステップにおけるモータＭへの出力を、ＰＷＭ制御の通電比率（デューティー比）を変化させて制御する。
より具体的には、モータ制御部７３は、図１１に示すように、４個のスイッチＳＷを切り替えることで、モータＭの動作を正転状態、ブレーキ状態、ＯＦＦ状態、逆転状態に制御する。例えば、正転状態又は逆転状態と、ブレーキ状態又はＯＦＦ状態とをＰＷＭ制御により短時間に切り替えることにより、モータＭを減速させることができる。なお、各スイッチＳＷは、例えばトランジスタなどで構成されている。
【００８８】
上述した制御により、本実施形態では、扉Ｄが開き始めてから、扉Ｄを目標速度である例えば２０〜４０［度／秒］で移動させて、その後、目標角度である１１０度を目指して減速させることができる。
これにより、扉Ｄに加わる荷重に関わらず、扉Ｄを安定的に自動開閉することができ、扉Ｄの移動速度や開度の均一化を図ることができる。
【００８９】
このように構成された本実施形態に係る冷蔵庫用扉開閉機構１００によれば、首振り機構５０が一対の遊動ギア４４をセンターギア４３の回転軸と垂直な平面に沿って動かすことで、動力伝達状態と動力非伝達状態とを切り替えることができ、従来のクラッチ機構のように、高さ方向にギアを動かすような機構を不要にすることができ、動力伝達機構４０を高さ方向にコンパクトにすることができる。
【００９０】
また、一対の遊動ギア４４が、センターギア４３の回転に連動して、センターギア４３の回転軸と垂直な平面に沿って動くので、モータＭの動力を使って遊動ギア４４を動かすことができ、遊動ギア４４を動かすための専用のアクチュエータを不要にすることができる。
【００９１】
さらに、ソレノイドに瞬時通電することで動力非伝達状態から動力伝達状態に切り替わるので、規制解除機構６３の構成を簡素化することができるうえ、上述した切り替えに必要なエネルギーも少なくて良い。
【００９２】
そのうえ、扉Ｄが閉じている状態において、第２アーム２２の作用点が、力点から視て扉Ｄへ垂直に向かう方向よりも扉Ｄの回転軸側に位置しているので、不必要に各アーム２１、２２の長さを長くすることなく、扉Ｄを９０度以上開閉することができる。
【００９３】
加えて、扉Ｄと筐体Ｈとが磁石などで着磁されている場合には、扉Ｄを開く際に着磁を外す力を要するところ、補助機構３０が、扉Ｄを開ける補助力を生じさせるので、この補助力で着磁を外すことができ、これにより、扉Ｄを開くために必要となるモータＭの動力をさらに小さくすることができる。また、第２アーム２２に長穴２２ｈを設けることにより、突出ピンＰに沿ってその長穴２２ｈが移動する間に着磁を外すことで、モータＭに最も負荷がかかる起動トルクを小さくすることができ、モータＭへの負荷も小さくなる。
【００９４】
また、扉側ギア４２と、扉側ギア４２に噛み合っている一方又は他方の遊動ギア４４と、センターギア４３とのなす角度が１１０度以上かつ１２０度以下となるように各ギアが配置されているので、ハンチング等を起こすことなく、確実に動力を伝達することができる。
【００９５】
そのうえ、図示しない制御部が、扉Ｄの動作速度を所定の速度に制御するので、収容物の重さなどにより扉Ｄの重量が変動した場合であっても、扉Ｄの開閉速度が速すぎる又は遅すぎることがなく、ユーザにとって操作性が良い。
より詳細には、扉Ｄに加わる荷重に関わらず、扉Ｄをユーザの操作性において理想的な移動速度である２０〜４０［度／秒］で移動させることができるうえ、扉Ｄの開度を目標角度である１１０度を目指して減速させることができ、扉Ｄの移動速度及び開度を均一化することができる。
【００９６】
さらに、角度規制部５１５が、センターギア４３の回転軸を中心とした各遊動ギアの回転軸のなす角度を、所定角度より以下に規制するので、一対の遊動ギア４４が両方とも扉側ギア４２に噛み合うことを防ぐことができる。
【００９７】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００９８】
例えば、前記実施形態では、回転負荷部材が弾性部材であったが、例えば、遊動ギアと取付部材との間に摩擦を生じさせるようなものであっても良く、具体的には、フェルト等のシート部材や、マグネット等の磁力抵抗などが挙げられる。
【００９９】
また、前記実施形態では、各遊動ギアが、別の取付部材に取り付けられていたが、一対の遊動ギアが、共通の取付部材に取り付けられていても良い。
【０１００】
さらに、前記実施形態では、扉側ギアが１つであったが、複数の扉側ギアを有しても良い。
【０１０１】
加えて、前記実施形態の動力伝達機構は、冷蔵庫の扉を開閉するために用いられていたが、必ずしも冷蔵庫の扉に限定する必要はない。
【０１０２】
そのうえ、前記実施形態の制御においては、扉の移動範囲を０度〜１１０度とし、各ステップを前記移動範囲を１０度毎に分割した範囲としていたが、移動範囲及び各ステップの設定は適宜変更しても構わない。
【０１０３】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０４】
１００・・・冷蔵庫用扉開閉機構
Ｒ    ・・・冷蔵庫
Ｄ    ・・・扉
１０  ・・・駆動機構
２０  ・・・リンク機構
４０  ・・・動力伝達機構
Ｍ    ・・・モータ
４１  ・・・モータ側ギア
４２  ・・・扉側ギア
４３  ・・・センターギア
４４  ・・・一対の遊動ギア
５０  ・・・首振り機構
６０  ・・・動力非伝達状態保持機構
Ｘ    ・・・規制位置
Ｙ    ・・・退避位置
７２  ・・・速度算出部
７３  ・・・モータ制御部
【図１】
2016080161.tif 000003
【図２】
2016080161.tif 000004
【図３】
2016080161.tif 000005
【図４】
2016080161.tif 000006
【図５】
2016080161.tif 000007
【図６】
2016080161.tif 000008
【図７】
2016080161.tif 000009
【図８】
2016080161.tif 000010
【図９】
2016080161.tif 000011
【図１０】
2016080161.tif 000012
【図１１】
2016080161.tif 000013