(57)【要約】 【課題】装置を大型化せずに出力ロッド部のストローク量を大きくすることのできる直動装置を提供すること。【解決手段】直動装置は、駆動源１２によって駆動される第一従動ギヤ１４および第二従動ギヤ１６と、第二従動ギヤ１６に噛合した第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０と、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０に噛合部２２が噛合するように配設されるラック２４とを備える。また、ラック２４は、ケース２６外に出力される出力ロッド部２８を有している。駆動源１２が通電されると、ラック２４に動力が伝達され、出力ロッド部２８がケース２６外に押し出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって駆動される従動ギヤと、
該従動ギヤに噛合したピニオンギヤと、
該ピニオンギヤに噛合したラックとを有する直動装置において、
前記ピニオンギヤは、前記ラックの直動方向に複数配設され、
該ラックは、前記複数のピニオンギヤ１個以上と噛合して直動され、
前記ピニオンギヤと前記従動ギヤとは、前記ラックの直動方向に重なるように配設されていることを特徴とする直動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ラックは、前記複数のピニオンギヤが収納されたケース内に収納され前記ピニオンギヤと噛合する噛合部と前記ケース外に出力された出力ロッド部とを有し、前記出力ロッド部のみを前記ケース外に出力させ、該ケース外に出力された前記出力ロッド部の移動量をもって前記ラックのストローク量としたことを特徴とする直動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記複数のピニオンギヤは、唯一の従動ギヤに同時に噛合していることを特徴とする直動装置。
【請求項４】
請求項３において、前記複数のピニオンギヤは、アイドラであって、前記複数のピニオンギヤの回転中心を通る直線に対して、一方側に唯一の前記従動ギヤが配設され、他方側に前記ラックが配設されていることを特徴とする直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動装置に関するものであり、詳しくは、複数のピニオンギヤの同期回転運動によってラックに動力を伝達する直動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷蔵庫は大容量化に伴って、冷蔵室や冷凍室の扉や引き出し（以下、開閉部材という）が大型化する傾向にある。このような冷蔵庫としては、たとえば、マグネットなどの磁気的作用を利用して、開閉部材を冷蔵庫の筐体本体側に保持させるものがある。上記冷蔵庫の開閉部材は、閉じる寸前にマグネットの磁気吸引力により筐体本体側に吸引されるため、小さな力で確実に閉めることができ、また、閉まった状態では一定の閉じ力で閉じ状態が保持される。
【０００３】
一方で、冷蔵庫の開閉部材の大型化に伴ってマグネットの磁気吸引力も大きくなり、扉や引き出しを開けるのに必要な操作力も増大する傾向にある。必要な操作力が増大すると、たとえば、両手に物を持っていて、僅かな力で開閉部材を開けようとするような場合、簡単には開かないといった不都合があった。また、腕力や握力の弱い女性や高齢者にとっては負担が大きく、操作性が良いとはいえなかった。
【０００４】
そこで、上記問題に鑑み、たとえば、特許文献１には、開閉部材の開放操作力を軽減する機構を備えた冷蔵庫が開示されている。この冷蔵庫は、歯車輪列の最終段に設けられた係脱歯車の係合部と突き出し部材を有したラックの歯部とが噛合し、モータによって歯車輪列が駆動されることにより突き出し部材が直線移動する直動装置を筐体本体側に設け、開閉部材の開動作を補助するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、（ｎ＋１）個の従動ギヤの各間に、ｎ個のアイドラを噛み合うように配設し、従動ギヤまたはアイドラのいずれか１個に駆動ギヤを噛み合わせ、従動ギヤの回転軸上に設けられた（ｎ＋１）個のピニオンにラックを噛み合わせ、ピニオンの接線方向にラックを直線的に移動させる技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２０９５５号公報
【特許文献２】特開２００４−２６３７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１では、ラック歯部の全長により、必然的に突き出し部材のストローク量は制限されていた。換言すれば、ケース外に突き出し部材を出力させて出力ロッド部としているため、突き出し部材のストローク量は、出力ロッド部およびラック歯部の全長により規定されていた。そのため、むやみにラック歯部の全長を長くしてもストローク量をかせぐことができないので、大型化した開閉部材の開動作を補助するのに十分なストローク量が得られ難く、さらにストローク量を増加させるためには、歯車やラックを大きくせざるを得なく、装置が大型化してしまうといった問題があった。
【０００８】
また、特許文献２の構成では、複数の従動ギヤおよび複数のアイドラを、ラックの直動方向に一列に並ぶように配設しているため、ラックの直動方向に装置が大型化してしまうといった問題があった。
【０００９】
そこで、上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、装置を大型化せずに出力ロッド部のストローク量を大きくすることのできる直動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る直動装置は、駆動源によって駆動される従動ギヤと、該従動ギヤに噛合したピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合したラックとを有する直動装置において、前記ピニオンギヤは、前記ラックの直動方向に複数配設され、該ラックは、前記複数のピニオンギヤ１個以上と噛合して直動され、前記ピニオンギヤと前記従動ギヤとは、前記ラックの直動方向に重なるように配設されていることを要旨とするものである。
【００１１】
ここで、前記ラックは、前記複数のピニオンギヤが収納されたケース内に収納され前記ピニオンギヤと噛合する噛合部と前記ケース外に出力された出力ロッド部とを有し、前記出力ロッド部のみを前記ケース外に出力させ、該ケース外に出力された前記出力ロッド部の移動量をもって前記ラックのストローク量とすると良い。
【００１２】
このように構成すれば、ラックの全長に占める噛合部の割合を小さくして、出力ロッド部のストローク量を大きくすることができる。したがって、ラックの全長が同じであれば、ケース内に配設される噛合部の長さの短いラックの方が、噛合部の長さの長いラックに比べ、ケース外へ出力される出力ロッド部の長さを長くすることができるので、ラックの長さを変更せずに、ケース外へ出力される出力ロッド部のストローク量をより大きくすることができる。
【００１３】
また、前記複数のピニオンギヤは、唯一の従動ギヤに同時に噛合していることが好ましい。このように構成すれば、唯一の従動ギヤにより複数のピニオンギヤを駆動させることができるので、スペース効率の向上が図れる。また、出力ロッド部をスムーズに移動させることができる。
【００１４】
さらに、前記複数のピニオンギヤは、アイドラであって、前記複数のピニオンギヤの回転中心を通る直線に対して、一方側に唯一の前記従動ギヤが配設され、他方側に前記ラックが配設されていることが好ましい。このように構成すれば、スペースを有効に使うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の直動装置によれば、ピニオンギヤをラックの直動方向に複数配設され、ラックが複数のピニオンギヤ１個以上と噛合して直動するように構成されている。したがって、複数のピニオンギヤによりラックを直動させることにより、ラックのストロークが同じであれば、ピニオンギヤが１枚のみの直動装置に比べラックの噛合部を短くすることができる。ゆえに、ラックの全長を変えることなく出力ロッド部のストローク量を大きくすることができる。さらに、ピニオンギヤと従動ギヤとは、ラックの直動方向に重なるように配設されているため、装置をラックの直動方向に大型化させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る直動装置の構成を模式的に示した断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る直動装置１０は、駆動源１２によって駆動される第一従動ギヤ１４および第二従動ギヤ１６と、第二従動ギヤ１６に噛合した第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０と、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０に噛合部２２が噛合するように配設されるラック２４とを備える。また、ラック２４は、ケース２６外に出力される出力ロッド部２８を有している。ここで、上述したラックの全長とは、図１において、噛合部２２の左端部から出力ロッド部２８の右端部までの長さをいう。
【００１９】
駆動源１２は、ケース２６内に形成された駆動源保持部３０内に保持されている。この駆動源保持部３０は、駆動源１２を取り囲むように形成されている。駆動源１２の出力軸３２は、駆動源保持部３０からケース２６の内部空間内に突出している。また、駆動源１２は、複数本からなるリード線３４により端子部材３６と接続されている。そして、端子部材３６は、制御装置７２と接続されている。そのため、駆動源１２は、リード線３４および端子部材３６を介して、外部の制御装置７２によって制御駆動されるようになっている。
【００２０】
駆動源１２の出力軸３２の駆動源保持部３０から突出している部分には、ウォーム３８が連結板４０を介して一体回転可能に取り付けられている。そのため、駆動源１２の駆動力はウォーム３８を介して、ウォーム３８に噛合する第一従動ギヤ１４に減速して伝わるようになっている。
【００２１】
第一従動ギヤ１４は、ケース２６に両端を支持された軸４２に回転自在に支持されており、駆動源１２の駆動力がウォーム３８を介して伝わると、第一従動ギヤ１４が回転する。
【００２２】
第二従動ギヤ１６は、ケース２６に両端を支持された軸４４に回転自在に支持されており、第一従動ギヤ１４が回転すると、第一従動ギヤ１４と噛合している第二従動ギヤ１６が回転する。
【００２３】
第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０は、ケース２６に両端を支持された軸４６および軸４８にそれぞれ回転自在に支持されている。また、第二従動ギヤ１６が回転すると、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０が回転する。さらに、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０は、その中心間の距離がラック２４の噛合部２２の長さと略等しくなるように、配設されている。  
【００２４】
ラック２４は、その噛合部２２が、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０と噛合し、駆動源１２の駆動力を受けることにより、ケース２６内に形成されたガイドレール５０に案内され、ラック２４の出力ロッド部２８が図１において右方向に直動されケース２６外に押し出される。
【００２５】
図２は、本発明の他の実施形態に係る直動装置の構成を模式的に示した断面図である。図２に示すように、第一ピニオンギヤ１８は、第２ピニオンギヤ２０よりも外径の大きいものを用いても良い。本形態では、直動部材の動作初期にマグネットの磁気吸引力に抗してドアを開ける必要がある。第１ピニオンを大きくすることにより軸受部分の大きさを大きく形成し、軸受強度を向上することができる。なお、必要に応じて第２ピニオンギヤに大きな負荷がかかる場合には第２ピニオンギヤを大きくして軸受部分を大きく形成しても良い。
【００２６】
次に直動装置の動作機構について図１、図３、図４を用いて説明する。駆動源１２が通電されていない場合において、出力ロッド部２８は、図１に示すように、ケース２６内に最も引き込まれた状態となっている。駆動源１２が通電されると、駆動源１２の出力軸３２とウォーム３８とが一体的に回転する。ウォーム３８が回転すると、駆動源１２の駆動力は、ウォーム３８と噛合している第一従動ギヤ１４に伝達され、第一従動ギヤ１４が図１において時計回りに回転する。そして、第一従動ギヤ１４の回転により、第一従動ギヤ１４と噛合している第二従動ギヤ１６が図１において反時計回りに回転する。さらに、第二従動ギヤ１６の回転により、第二従動ギヤ１６と噛合している第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０が、図１において時計回りに回転し、第一ピニオンギヤ１８と噛合部２２が噛合しているラック２４に動力が伝わり、図１において右方向に、出力ロッド部２８が押し出される。ここで、上述したラックの直動方向とは、出力ロッド部が押し出される方向のことをいう。
【００２７】
第一ピニオンギヤ１８の回転によって、ラック２４は図３に示す位置まで移動し、ラック２４の噛合部２２が第一ピニオンギヤ１８と同期回転している第二ピニオンギヤ２０と噛合して、第一ピニオンギヤ１８から第二ピニオンギヤ２０へラック２４が受け渡される。さらに、第二ピニオンギヤ２０の回転によって、ラック２４が移動すると、最終的にラック２４の出力ロッド部２８は、図４に示すように、ケース２６から最も押し出された状態となる。このように、複数のピニオンギヤの同期回転運動によって歯長の短いラックを順送りしているため、噛合部２２の全長が短くとも出力ロッド部のストローク量をより大きくすることができる。
【００２８】
そして、図４の状態において、駆動源１２を制御装置７２によって逆回転させることにより、第一従動ギヤ１４が図４において反時計回りに回転し、第二従動ギヤ１６が図４において時計回りに回転する。さらに、第一ピニオンギヤ１８および第二ピニオンギヤ２０が図４におい反時計回りに回転し、ラック２４に動力が伝わり、図４において左方向に、出力ロッド部２８が引き戻される。そして、出力ロッド部２８を図１の状態へ戻すことができる。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係る直動装置の適用例について説明する。ここでは、冷蔵庫の開閉部材の開放操作力を軽減する機構に適用される例を説明する。
【００３０】
図５は、本発明の実施形態に係る直動装置が適用される冷蔵庫の外観を示す縦断面図である。図５に示すように、直動装置１０は、筐体としての冷蔵庫５４のフレーム５６の開閉部材５８と対向する位置に備えられており、開閉部材５８の開動作の補助を行う装置となっている。なお、開閉部材５８は、冷蔵庫５４に形成された冷蔵室６０の開放端部分を開放／閉塞するためのものとなっており、冷蔵室６０の開放端の一部に一端が回動自在に支持されている。
【００３１】
そして、開閉部材５８の他端には、マグネット６２が備えられている。このマグネット６２は、閉塞時に冷蔵庫５４本体の冷蔵室６０の開放端の一部に磁気的作用を利用して開閉部材５８を吸着保持させるためのものとなっており、これによって開閉部材５８で冷蔵室６０を完全に密封できるようになっている。
【００３２】
開閉部材５８には、開閉部材５８を開ける際に使用者が握って手前に引くための引き用把手６４が設けられており、この引き用把手６４の一部に使用者が引き用把手を掴んだことを検知するセンサ６６が備えられている。
【００３３】
また、図６は、図５に示した冷蔵庫を正面側から見た外観斜視図であり、冷蔵室６０内には、開閉部材５８が密閉状態から解除されるとオンするスイッチ６８と、スイッチ６８のオンによって点灯する室内灯７０と、が設けられている。そのため、開閉部材５８が直動装置１０によってわずかに開放されると、スイッチ６８がオンし、冷蔵室６０内の室内灯７０が点灯するようになっている。なお、このスイッチ６８のオンオフ動作と連動させて、上述の直動装置１０の駆動源１２の駆動停止を行うようにしても良い。
【００３４】
上述したように構成された冷蔵庫５４の開閉部材５８は、使用者が引き用把手６４を握ってセンサ６６が働くことより、直動装置１０の駆動源１２が起動し、この駆動源１２の駆動力によって前方へ押し出されるものとなっている。
【００３５】
なお、センサ６６は、図７に示すように、制御装置に接続される。この制御装置には、駆動源１２も接続されている。そのため、センサ６６からの信号の入力があると、制御装置は、駆動源１２に電力を供給し駆動源１２を駆動させる。これによって、駆動源１２の駆動力が出力ロッド部２８へ伝達され、出力ロッド部２８が前方に動作し、開閉部材５８を押し出すこととなる。
【００３６】
本実施形態では、使用者が開閉部材５８を開こうとしているのを検知するためにセンサ６６をタッチセンサで構成したが、タッチセンサの代わりに圧電素子や赤外線による検知手段等、他の検知手段を設けるようにしても良い。
【００３７】
制御装置は、このようにセンサ６６からの信号に基づき駆動源１２を駆動し出力ロッド部２８を前進させるための制御を行うが、一方、駆動源１２を逆回転させることにより、出力ロッド部２８をスライド前の元の状態へ復帰させることができる。
【００３８】
直動装置１０は、出力ロッド部２８のスライド動作により、開閉部材５８の全動作範囲のうちの所定範囲の動作を補助するものとなっている。すなわち、出力ロッド部２８が開閉部材５８の内側にぶつかりながらさらにスライド動作することによって開閉部材５８を押し出す。開閉部材５８はマグネット６２の磁気的作用である磁気吸引力により冷蔵庫５４本体側に引き付けられているが、直動装置１０が、磁気吸引力によって引き付けられない位置まで開閉部材５８を押し出す。
【００３９】
本実施の形態では、このように磁気的作用によっては開閉部材５８が動作しない範囲まで開閉部材５８を動かすものとしているが、本発明は、特に、マグネットの吸着力を使用する開閉部材に使用する場合に限られるものではなく、バネ等で閉じ力を生成しているものや、マグネット、バネ等の閉じ力を持たないものにも適用することができる。
【００４０】
このように、駆動源１２の回転駆動力によって出力ロッド部２８を移動させることで、開閉部材５８を冷蔵庫５４本体への吸着保持から解除させる。なお、この直動装置１０は、開閉部材５８を冷蔵庫５４の前方へのみ動作させる装置となっている。したがって、開閉部材５８をこの駆動源１２によって前方へ駆動し、その後、使用者が手動で開閉部材５８を開いて冷蔵室６０内に食品等を出し入れした後は、使用者が、手動によって開閉部材５８を閉じるものとなっている。
【００４１】
なお、本実施の形態の直動装置１０では、このとき、既に出力ロッド部２８を、制御装置７２によりスライド前の元の状態へ復帰させているので、使用者が閉めた開閉部材５８と出力ロッド部２８とが衝突して、出力ロッド部２８が損傷したり、あるいは衝撃音が発生したりすることのないようになっている。
【００４２】
また、本実施形態では、出力ロッド部２８を、開閉部材５８に直接当接可能なものとしているが、出力ロッド部２８は、何らかの部材を介し間接的に開閉部材５８に当接可能なものとしても良い。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４４】
例えば、駆動源の種類は特に限定されるものではなく、一般的な直流モータのほか、ステッピングモータ、ＡＣモータなど、各種の駆動源が適用できる。
【００４５】
また、従動ギヤの数は特に限定されず、１個もしくは２個以上用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る直動装置は、旋回式の扉や引き出し等のついた家電製品や家具などに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る直動装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る直動装置において、出力ロッド部が押し出された状態を示した断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る直動装置において、出力ロッド部が最も押し出された状態を示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る直動装置が適用される冷蔵庫の外観を示す縦断面図である。
【図６】図５に示した冷蔵庫を正面側から見た外観斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る直動装置の制御回路を模式的に示したブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０・・・直動装置
１２・・・駆動源
１４・・・第一従動ギヤ
１６・・・第二従動ギヤ
１８・・・第一ピニオンギヤ
２０・・・第二ピニオンギヤ
２２・・・噛合部
２４・・・ラック
２６・・・ケース
２８・・・出力ロッド部
３０・・・駆動源保持部
３２・・・出力軸
３４・・・リード線
３６・・・端子部材
３８・・・ウォーム
４０・・・連結板
４２、４４、４６、４８・・・軸
５０・・・ガイドレール
５４・・・冷蔵庫
５６・・・フレーム
５８・・・開閉部材
６０・・・冷蔵室
６２・・・マグネット
６４・・・引き用把手
６６・・・センサ
６８・・・スイッチ
７０・・・室内灯
７２・・・制御装置
【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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【図７】
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