JP4137741B2 - ロックピン駆動構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロックピンを突出させることにより、このロックピンを例えば蓋体の被ロック部に係止させて当該蓋体を閉状態にロックしたり、ロックピンを没入させることにより上記ロックを解除したりするためのロックピン駆動構造に関する。

この種のロックピン駆動構造としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。このロックピン駆動構造は、筐体と、この筐体に対して出没自在に設けられたロックピンと、このロックピンを筐体に対して出没させるべく直線駆動する電磁石とを備えたもので構成されている。

このように構成されたロックピン駆動構造においては、電磁石に電力を供給することによって固定鉄心を励磁して、当該固定鉄心に可動鉄心を引き寄せ、これによってロックピンを筐体から突出させるようになっている。また、電磁石への電力の供給を絶つことによって、ばね力によって可動鉄心を固定鉄心から引き離す方向に移動させ、これによってロックピンを筐体に没入すべく移動するようになっている。

そして、上記ロックピン駆動構造は、例えば電気洗濯機、衣類乾燥機、食器洗浄乾燥機などの機器に設置され、これらの機器に設けられた蓋体を電気信号に応じてロックして、作動時に蓋体を開けることによる危険を回避すべく用いられている。
特開２００２−６６１８９号公報

ところが、上記ロックピン駆動構造においては、電磁石による励磁音が発生する上に、可動鉄心が固定鉄心等に当たるたびに衝撃音が発生することから、騒音が大きいという問題があった。

また、上記ロックピン駆動構造では、ロックピンが被ロック部に係止した状態を非通電時でも保持・解除できるようにするため、ロックピンの突出状態を保持し、次回の通電時にこのロックピンを没入させて解除できるような保持・解除機構が必要となる。そのため、部品点数が多くなり、製造コストや信頼性の面で問題があるばかりか、この保持・解除機構があるが故に、停電などによって通電できない場合にはロックピンの係止状態を解除することは困難であるという不都合があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低騒音化を図り、小型化・低コスト化を実現し、信頼性を高め、さらに非通電時であってもロックピンの係止状態を簡単に解除することのできるロックピン駆動構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、筐体（２１）と、この筐体に設けられたモータ（２２）と、上記筐体内に設置され、上記モータから伝達される回転運動を直線運動に変換する運動変換手段（２８）と、この運動変換手段によって直線方向に移動すべく駆動され、上記筐体から突出する方向に移動した際に被ロック部に係止し、上記筐体内に没入する方向に移動した際に上記被ロック部との係止状態を解除するロックピン（２５）とを備えたロックピン駆動構造であって、上記運動変換手段は、上記モータから伝達される回転力によって回転駆動されるクランク板（２３）と、このクランク板の偏心位置に設けられたクランクピン（２４）と、上記ロックピン（２５）が上記筺体から最大限突出した上死点で上記クランクピンがその前方に遊びを形成しうるように遊挿されるとともに後部にピン当接面（２６ｃ）が形成された係合孔（２６ａ）を備え、かつ上記ロックピンに連結されたロックピン支持部材（２６）と、このロックピン支持部材を前方に押圧する弾性伸縮部材（２７）とを備えていることを特徴としている。この弾性伸縮部材の代表例としては、コイルばねを挙げることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ロックピン支持部材（２６）の係合孔（２６ａ）のピン当接面（２６ｃ）が曲面状に形成されていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１、２に記載の発明において、上記クランクピン（２４）前方の遊びが上記ロックピン支持部材（２６）の係合孔（２６ａ）の全幅にわたって形成されていることを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、上記クランクピン（２４）前方の遊びのクリアランス（Ｃ１）が上記ロックピン（２５）のストローク（Ｓ１）以上であることを特徴としている。

上記のように構成された請求項１〜４に記載の発明においては、ロックピンには常に弾性伸縮部材の予圧が働き、弾性伸縮部材を介してロックピンに前向きの押圧力が伝達されるため、クランクピンに連動してロックピンが出没するようになる。また、ロックピンが最大限突出した状態または没入した状態で没入方向の外力を受けた場合、その外力は弾性伸縮部材で吸収されて弱まるとともに、クランクピン前方の遊びによってクランクピンへの衝撃が回避されるため、ブレーキ機構を備えたモータの破損を防ぐことができる。さらに、ロックピンが突出した状態でモータに通電できなくなっても、ロックピンに没入方向の力を加えてロックピンの係止状態を簡単に解除することができる。

また、請求項２に記載の発明においては、ロックピンが正弦曲線からずれた特定の曲線に基づく移動速度パターンに則って出没するようになる。

また、請求項３に記載の発明においては、クランクピンがどこに位置決めされていようと、クランクピン前方には常に遊びが確保された状態が維持されるため、クランクピンの位置を問わず、ロックピンに作用する外力に起因するクランクピンへの衝撃を回避して、ブレーキ機構を備えたモータの破損を防ぐことができる。

さらに、請求項４に記載の発明においては、ロックピンが最大限突出した状態で没入方向の外力を受けた場合、この外力によるロックピンの没入長さがロックピンのストロークに達しても、クランクピンへの衝撃を確実に回避することが可能となるため、ブレーキ機構を備えたモータの破損を防ぐことができる。

請求項１〜４に記載の発明によれば、ロックピンには常に弾性伸縮部材の予圧が働き、弾性伸縮部材を介してロックピンに前向きの押圧力が伝達されるため、クランクピンに連動してロックピンが出没するようになることから、電磁石による励磁音や、可動鉄心が固定鉄心等に当たる際の衝撃音の発生を防止して低騒音化を図ることができる。また、ロックピンが最大限突出した状態または没入した状態で没入方向の外力を受けた場合、その外力は弾性伸縮部材で吸収されて弱まるとともに、クランクピン前方の遊びによってクランクピンへの衝撃が回避されるため、ブレーキ機構を備えたモータのブレーキトルクが大きくても部品（例えば、モータに組み込まれた減速機など）が損傷する恐れはない。さらに、ロックピンが突出した状態でモータに通電できなくなっても、ロックピンに没入方向の力を加えてロックピンの係止状態を簡単に解除することができるため、非通電時であってもロックピンの係止状態を簡単に解除することができる。また、高価な保持・解除機構が不要であるため、小型化・低コスト化を実現し、信頼性を高めることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、ロックピンが正弦曲線からずれた特定の曲線に基づく移動速度パターンに則って出没するようになるため、ロックピンの出没速度を任意に調整することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、クランクピンがどこに位置決めされていようと、クランクピン前方には常に遊びが確保された状態が維持されるため、クランクピンの位置を問わず、ロックピンに作用する外力に起因するクランクピンへの衝撃を回避して、ブレーキ機構を備えたモータの破損を防ぐことができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、ロックピンが最大限突出した状態で没入方向の外力を受けた場合、この外力によるロックピンの没入長さがロックピンのストロークに達しても、クランクピンへの衝撃を確実に回避することが可能となるため、ブレーキ機構を備えたモータのブレーキトルクが大きくても部品（例えば、モータに組み込まれた減速機など）が損傷する恐れはない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るロックピン駆動構造の第１の実施形態を示す断面図であって、（ａ）はロックピン最大突出時の状態を示す水平断面図、（ｂ）はロックピン最大突出時の状態を示す垂直断面図、（ｃ）はロックピン没入時の状態を示す垂直断面図である。

このロックピン駆動構造は、図１に示すように、底面部２１ａおよび４つの側面部２１ｂによって矩形の容器状に形成された筐体２１を有しており、筐体２１の１つの側面部２１ｂには円形のガイド孔２１ｃが形成されている。また、筐体２１の底面部２１ａ上にはモータ２２が搭載されており、モータ２２には運動変換手段２８を介してロックピン２５が所定のストロークＳ１だけ出没自在に接続されている。なお、モータ２２には、ディテントトルクによるブレーキ機構および減速機が組み込まれている。

そして、この運動変換手段２８はクランク板２３、クランクピン２４、ロックピン支持部材２６、コイルばね（弾性伸縮部材）２７から構成されている。ここで、モータ２２の出力軸２２ａには円板状のクランク板２３が同軸状に嵌合しており、クランク板２３にはクランクピン２４が偏心した位置に立設されている。また、クランク板２３の上方にはブロック状のロックピン支持部材２６が、コイルばね２７によって常にガイド孔２１ｃ側へ弾性的に付勢された形で進退自在に支持されており、ロックピン支持部材２６のほぼ中央部には長方形状の係合孔２６ａが上下に貫通して形成されている。そして、この係合孔２６ａの後部にはピン当接面２６ｃが平面状に形成されており、ピン当接面２６ｃにはクランクピン２４が当接した状態となっている。ここで、クランクピン２４の前方には、係合孔２６ａの前部のピン非当接面２６ｂとの間に所定のクリアランスＣ１の遊びが係合孔２６ａの全幅にわたって形成されており、このクリアランスＣ１はロックピン２５のストロークＳ１以上となっている。さらに、ロックピン支持部材２６の前面には円柱状のロックピン２５がガイド孔２１ｃに摺動自在に支持された形で一体に連設されている。

したがって、このロックピン駆動構造において、没入した状態のロックピン２５を最大限突出させて被ロック部（図示せず）に係止させる際には、モータ２２に通電してクランク板２３を半回転させる。すると、クランクピン２４が円弧状の経路に沿ってロックピン２５の下死点から上死点に移動するが、ロックピン支持部材２６、ひいてはロックピン２５には常にコイルばね２７の予圧が働き、コイルばね２７を介してロックピン２５に前向きの押圧力が伝達されるため、ロックピン２５はコイルばね２７に押圧される形でクランクピン２４に連動して前進し、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、筐体２１から最大限突出して被ロック部に係止した状態となる。このとき、ロックピン２５は正弦曲線（サインカーブ）に基づく移動速度パターンに則って前進するため、ロックピン２５の移動速度は、前進開始直後（下死点の近傍）および前進終了直前（上死点の近傍）において最小となり、それらの中間地点において最大となる。

また、こうして被ロック部に係止したロックピン２５を没入させてその係止状態を解除する際には、モータ２２に通電してクランク板２３をさらに半回転させる。すると、クランクピン２４が円弧状の経路に沿ってロックピン２５の上死点から下死点に移動するため、ロックピン２５はコイルばね２７の押圧力に抗する形でクランクピン２４に連動して後退し、図１（ｃ）に示すように、筐体２１に没入した状態となり、被ロック部に対する係止状態が解除される。このとき、ロックピン２５は正弦曲線（サインカーブ）に基づく移動速度パターンに則って後退するため、ロックピン２５の移動速度は、後退開始直後（上死点の近傍）および後退終了直前（下死点の近傍）において最小となり、それらの中間地点において最大となる。

このように、このロックピン駆動構造では、モータ２２の回転運動を運動変換手段２８を介して直線往復運動に変換し、これによってロックピン２５を直線方向に駆動しているので、電磁石を使用する場合に生じる励磁音や、可動鉄心が固定鉄心等に当接する際の衝撃音の発生を防止することができ、低騒音化を図ることができる。なお、ロックピン２５の押圧力はコイルばね２７の弾性力（ばね定数）で決定されるので、コイルばね２７の弾性力を変えて任意の押圧力に設定することができる。

また、クランクピン２４がどこに位置決めされていようと、クランクピン２４の前方にはロックピン支持部材２６の係合孔２６ａの全幅にわたって遊びが確保された状態が維持されるため、ロックピン２５に対して不意に没入方向の外力が加わっても、その外力はコイルばね２７で吸収されて弱まるとともに、クランクピン２４への衝撃が回避される。しかも、クランクピン２４の前方のクリアランスＣ１はロックピン２５のストロークＳ１以上となっているので、こうした外力によるロックピン２５の没入長さがたとえロックピン２５のストロークＳ１に達したとしても、ロックピン２５がクランクピン２４に衝撃する事態を確実に回避することができる。したがって、たとえモータ２２のブレーキトルク（ディテントトルク）が大きくても、このモータ２２に組み込まれた減速機などの部品が破損する恐れはない。

さらに、ロックピン２５が突出した状態で停電などが発生してモータ２２に通電できなくなった場合には、クランク板２３を回転させてロックピン２５の係止状態を解除することはできないが、クランクピン２４の前方には遊びが形成されているので、例えば紐などで直接ロックピン２５に没入方向の力を加えることにより、ロックピン２５の係止状態を手動で簡単に解除することができる。

その上、電磁石でロックピンを駆動させる従来のロックピン駆動構造と違って、ロックピンの保持・解除機構を必要とせず、その分だけ部品点数が少なくて済むことから、ロックピン駆動構造の小型化・低コスト化を実現すると同時に、ロックピン駆動構造としての信頼性を高めることが可能となる。

なお、ここでは、クランクピン２４がどこに位置決めされていても、ロックピン２５に作用する外力に起因するクランクピン２４への衝撃を回避することを目的として、図１（ａ）に示すとおり、クランクピン２４の前方にロックピン支持部材２６の係合孔２６ａの全幅にわたって遊びが形成されるように、この係合孔２６ａを長方形状に形成した場合について説明した。しかし、実際にロックピン２５に対して没入方向の外力が加わることがあるのは、ロックピン２５が最大限突出した状態または没入した状態のときがほとんどであると想定されるので、このときの対策で十分であると考える場合は、クランクピン２４の前方の遊びをロックピン支持部材２６の係合孔２６ａの全幅にわたって形成する必要はなく、例えばロックピン支持部材２６の係合孔２６ａをＴ字形に形成して、ロックピン２５が上死点または下死点に位置決めされているときに当該クランクピン２４の前方にのみ遊びが形成されるようにすればよい。

また、ここでは、ロックピン２５を正弦曲線に基づく移動速度パターンに則って駆動すべく、図１（ａ）に示すように、ロックピン支持部材２６のピン当接面２６ｃを平面状に形成した場合について説明したが、このピン当接面２６ｃを各種の曲面状に形成することにより、ロックピン駆動構造の用途などに応じてロックピン２５の移動速度パターンを任意に変更することも可能である。例えば、図２に示すように、ロックピン支持部材２６のピン当接面２６ｃを凸円弧曲面状に形成すれば、ロックピン２５は正弦曲線から多少ずれた曲線に基づく移動速度パターンに則って出没し、ロックピン２５の移動速度はその上死点および下死点の近傍において遅くなる。そのため、モータ２２の回転時間や位置検出信号に基づいてロックピン２５を上死点や下死点に移動させるとき、モータ２２の回転時間や位置検出信号のバラツキによるロックピン２５の停止位置の変動を少なくすることができるので、ロックピン２５の高精度な位置決めが要求される用途に有効となる。また、図３に示すように、ロックピン支持部材２６のピン当接面２６ｃを凹円弧曲面状に形成すれば、ロックピン２５は正弦曲線から多少ずれた曲線に基づく移動速度パターンに則って出没し、ロックピン２５の移動速度はその上死点および下死点の近傍において速くなる。そのため、ロックピン２５の動き始めの感度が鋭くなるので、ロックピン２５の応答性が要求される用途に有効となる。

本発明に係るロックピン駆動構造の第１の実施形態を示す断面図であって、（ａ）はロックピン最大突出時の状態を示す水平断面図、（ｂ）はロックピン最大突出時の状態を示す垂直断面図、（ｃ）はロックピン没入時の状態を示す垂直断面図である。 本発明に係るロックピン駆動構造の第２の実施形態を示す水平断面図である。 本発明に係るロックピン駆動構造の第３の実施形態を示す水平断面図である。

符号の説明

２１ 筐体
２２ モータ
２３ クランク板
２４ クランクピン
２５ ロックピン
２６ ロックピン支持部材
２６ａ 係合孔
２６ｃ ピン当接面
２７ コイルばね（弾性伸縮部材）
２８ 運動変換手段
Ｃ１ 遊びのクリアランス
Ｓ１ ロックピンのストローク

Claims (4)

1. 筐体（２１）と、この筐体に設けられたモータ（２２）と、上記筐体内に設置され、上記モータから伝達される回転運動を直線運動に変換する運動変換手段（２８）と、この運動変換手段によって直線方向に移動すべく駆動され、上記筐体から突出する方向に移動した際に被ロック部に係止し、上記筐体内に没入する方向に移動した際に上記被ロック部との係止状態を解除するロックピン（２５）とを備えたロックピン駆動構造であって、
   上記運動変換手段は、上記モータから伝達される回転力によって回転駆動されるクランク板（２３）と、このクランク板の偏心位置に設けられたクランクピン（２４）と、上記ロックピン（２５）が上記筺体から最大限突出した上死点で上記クランクピンがその前方に遊びを形成しうるように遊挿されるとともに後部にピン当接面（２６ｃ）が形成された係合孔（２６ａ）を備え、かつ上記ロックピンに連結されたロックピン支持部材（２６）と、このロックピン支持部材を前方に押圧する弾性伸縮部材（２７）とを備えていることを特徴とするロックピン駆動構造。
2. 上記ロックピン支持部材（２６）の係合孔（２６ａ）のピン当接面（２６ｃ）が曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロックピン駆動構造。
3. 上記クランクピン（２４）前方の遊びが上記ロックピン支持部材（２６）の係合孔（２６ａ）の全幅にわたって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロックピン駆動構造。
4. 上記クランクピン（２４）前方の遊びのクリアランス（Ｃ１）が上記ロックピン（２５）のストローク（Ｓ１）以上であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のロックピン駆動構造。

Images