JPH081318Y2 - プーリ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、被駆動機構に駆動力を伝達するためのプー
リ装置に関するものであり、洗濯機の排水弁や換気扇の
シャッタ、冷蔵庫用ダンパなどの開閉機構等に好適なも
のである。

（従来の技術） 例えば洗濯機の排水弁等の被駆動機構を操作するため
に第13図に示すように一端部を被駆動機構に連結したワ
イヤ72の一端部をプーリ71に連結し、プーリ71をモータ
により回転駆動することによりワイヤ72を巻き取り、ま
た、被駆動機構側の付勢力でワイヤ72を繰り出すことに
より被駆動機構を操作するプーリ装置がある。プーリ71
におけるワイヤ72の巻き取り径は被駆動機構側の負荷の
大きさに応じ、また、ワイヤ72の引っ張りストローク等
に応じて設定される。

（考案が解決しようとする課題） 従来のプーリ装置では、プーリによるワイヤの巻き取
り径は常に一定であり、従ってモータ等のモータのトル
クにより引っ張り可能な力は、第14図に線Ｐで示すよう
に引っ張り初めから引っ張り終わりまで一定である。こ
れに対し被駆動機構側の負荷は、第14図に線Ｌで示すよ
うにストロークが大きくなるに従って大きくなる。しか
るに、モータの駆動トルクは被駆動機構の最大負荷時の
トルクよりも大きなトルクを保証しなければならないた
め、引っ張り初めから引っ張り終わりに至るまでモータ
のトルクは能力過剰となって無駄であると共に、大トル
クのモータを使用する必要があってコスト面からも不利
である。

本考案は、こ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、被駆動機構の引っ張り初めから引
っ張り終わりまでの被駆動機構の引っ張り力の変化に応
じてプーリによる引っ張り可能な力を変化させることに
より、小トルクのモータを使用可能にし、あるいは、同
じトルクのモータであれば引っ張り時間の短縮が可能な
プーリ装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、モータにより回転駆動されるプーリと、被
駆動機構に連結された牽引部材とを有し、上記プーリ
は、被駆動機構に作用する付勢力に抗して被駆動機構を
駆動操作するために上記牽引部材を巻つける係合面を有
してなるプーリ装置において、上記プーリの係合面は、
プーリの一回転以内で牽引部材を巻きつけることがで
き、かつ、牽引部材の巻きつけ角度が大きくなるに従い
被駆動機構を駆動操作するのに要する引っ張り力が増加
するのに対応して、回転中心からの半径方向の距離が順
次短くなっていることを特徴とする。

（作用） 被駆動機構を駆動操作するのに要する引っ張り力が大
きくなるに従ってプーリの回転中心から係合面までの半
径方向の距離を順次小さくすることにより引っ張り力を
増大させることができ、被駆動機構を容易に引っ張るこ
とができる。

（実施例） 以下、洗濯機の排水弁開閉用として構成された図示の
実施例について説明する。

第１図乃至第３図において、ケース１とこのケース１
に被せられかつタッピングねじ３でケース１に締め付け
られたカバー２とによってアクチュエータの箱体が形成
されている。ケース１の底部にはカップ状のモータケー
ス21（第２図参照）が固定されている。モータケース21
の底部内周部にはモータボビン23が嵌められている。モ
ータボビン23にはモータ巻線25が施されている。モータ
ボビン23の内周側にはロータ31が配置されている。ロー
タ31は、モータ軸27と、このモータ軸27にブッシュ33及
び保持体49を介して固着されたロータマグネット32とを
有してなる。このようなロータ31やモータ巻線25等を有
してなるモータは周知の単相同期モータを構成してお
り、単巻の巻線25に単相交流を供給することによりロー
タマグネット32を取り囲む櫛歯状の極歯が一つおきにＮ
極とＳ極に交互に磁化されて交番磁界が発生し、この交
番磁界に同期してロータ31が回転する。上記モータは後
述のプーリ18を回転駆動するための駆動源となる。ロー
タ31とモータケース21との間にはばね30が介装され、ば
ね30がロータ31をスラスト方向に付勢している。ロータ
31には第４図にも示すように半径方向に突出した係合突
起50と歯車48が一体に形成されている。

第３図に示すように、ケース１の内底面には地板22が
固着され、また、ケース１の上方にはケース１に対し一
定の間隔をおいて中間板65が配置されている。上記地板
22と中間板65の間には上記モータの歯車48の近傍におい
て軸28が支架されており、さらに軸46、47、29が支架さ
れると共に出力軸44が支架されている。出力軸44はそれ
自体回転可能である。上記軸28には歯車48とかみ合う歯
車34が回転可能に嵌められると共にその下に一方向規制
レバー35が回動可能に嵌められている。レバー35は歯車
34の回転に伴い摩擦力により歯車34の回転方向に回動す
ることができるが、ストッパによって回動範囲が規制さ
れている。より具体的には、第４図（ａ）に示すように
前記突起50のボス部に当接して時計方向への回動が規制
され、第４図（ｂ）に示すようにレバー35のピン35bが
ストッパ68に当接して反時計方向への回動が規制され
る。そして、第４図（ａ）に示す位置では前記係合突起
50の反時計方向への回転通路上にレバー35の一端部35a
が進出して係合突起50がそれ以上反時計方向へ回転する
のを阻止し、第４図（ｂ）に示す位置ではレバー35の一
端部35aが係合突起50の回転通路外に逃げる。上記レバ
ー35は同期モータのロータ31の回転方向を一方向に規制
するためのもので、ロータ31が所定の向きとは反対の向
きに回転しようとすると第４図（ａ）のように係合突起
50がレバー35の一端部35aに当接し、その反動でロータ3
1の回転の向きが反転し、所定の向きに回転する。ロー
タ31が所定の向きに回転すると、歯車34の回転に伴いレ
バー35が第４図（ｂ）のように反時計方向に回動し、そ
の一端部35aが係合突起50の回転範囲から逃げ、ロータ3
1の所定の向きへの回転を許容する。

前記軸28にはまた歯車34の上方においてかつ反発ばね
36を介して歯車37が回転自在かつ軸28に沿って摺動可能
に嵌められている。歯車37の下端部には歯車34の係合孔
34aと係合可能な係合突部37aが形成されているが、通常
はばね36の弾力により係合突部37aは係合孔34aから離間
している。歯車37の上端には軸28に沿いかつ適宜のガイ
ド孔に沿って摺動可能な作動片39が乗っている。作動片
39は、例えば円板状の下部と摺接室46を貫通する複数本
の伝達部からなる。作動片39の上端にはさらにプランジ
ャ７が乗っている。プランジャ７は、ソレノイド巻線10
が施されたボビン８の中心孔をガイドとして上下に摺動
することができる。ボビン８は二つの鉄心5,6により上
下両端部が磁気的に連結されている。巻線10に通電され
るとプランジャ７が下方に吸引され、第５図に示すよう
に作動片39を介し歯車37が付勢力に抗して下方に押さ
れ、その係合突部37aが歯車34の係合孔34aに係合して歯
車34と一体的に歯車37が回転駆動される。上記巻線10,
プランジャ7,歯車37,歯車34及びばね36によってクラッ
チ機構を構成している。

歯車37は軸46に回転自在に設けられた大径歯車40aと
常時かみ合い、歯車40aと一体に形成された小径歯車40b
が軸47に回転自在に設けられた大径歯車41aにかみ合
い、歯車41aと一体に形成された小径歯車41bが軸29に回
転自在に設けられた大径歯車42aとかみ合い、歯車42aと
一体に形成された小径歯車42bは出力軸44に一体に設け
られた歯車43にかみ合っている。以上述べた歯車列48−
34−37−40a−40b−41a−41b−42a−42b−43は、ロータ
31の回転力を出力軸44に伝達するための減速歯車列を構
成している。

出力軸44は前記中間板65の上方に突出し、さらにカバ
ー２の上方に突出している。出力軸44には中間板65とカ
バー２との間においてカム11が一体に嵌められ、その上
にプーリ18が一体に嵌められている。プーリ18は、その
ボス部がカバー２の軸孔に嵌められると共に、止めばね
20によって抜け止めがなされている。第１図に示すよう
に、カム11のカム縁をなす外周部には凹部11aが形成さ
れている。カム11のカム縁には接点板12の折曲部12aが
摺接し、接点板12の先端部に固着された接点14に接点板
13の先端部が対向している。二つの接点板12,13により
前記モータへの通電を制御するスイッチを構成してお
り、接点板12の折曲部12aがカム11の凹部11aに落ち込ん
だとき上記スイッチがオフとなってモータへの通電を遮
断する。このように二つの接点板12,13が離間してスイ
ッチがオフとなるのは、被駆動機構を所定の位置まで駆
動したときである。

第１図において、上記接点板13と今一つの接点板15と
の間に外部から単相交流電源が供給され、この交流電源
はダイオード16で整流され、コンデンサ17で平滑されて
前記巻線10を励磁するための直流電源として供される。

上記プーリ18は、第10図，第11図に示すように、被駆
動機構を駆動操作するためのワイヤ19の一端部を嵌合さ
せて連結するための軸方向の孔18aと、これに続く半径
方向の溝18bと、さらにこれに続く円周方向の係合面18c
を有する。ワイヤ19の一端部は孔18aに嵌合されたあと
溝18bに沿って曲げられてプーリ18に連結され、さらに
係合面18cに沿って巻きつけられる。係合面18cは略270
度の範囲、即ちプーリ18の一回転以内でワイヤ19を巻き
つけることができ、また、第10図に示すようにワイヤ19
の巻きつけ角度が大きくなるに従って回転中心からの半
径方向の距離が小さくなっている。上記係合面18cの回
転中心からの半径方向の距離は被駆動機構を駆動操作す
るのに要する引っ張り力の変化に応じて順次変えられ
る。

プーリ18に一端部が連結されたワイヤ19の他端部は、
第９図に示すように仲介板51及び連結体58を介して被駆
動機構としての洗濯機の排水弁機構63のロッド57に連結
されている。排水弁機構63は、ケーシング53と、その蓋
体56と、ケーシング53内に配置されたベローズ55と、ロ
ッド57を付勢してベローズ55の円錐状の端部55aをケー
シング55の傾斜壁53aに押圧するためのばね59とを有し
てなる。ケーシング55には入水口52と排水口54が形成さ
れ、ばね59の付勢力でベローズ55の端部55aがケーシン
グ53の傾斜壁53aに押圧された状態では入水口52と排水
口54との間が閉鎖される。一方、プーリ18の回転駆動に
よりワイヤ19がプーリ18に巻き取られると、ロッド57が
ばね59の付勢力に抗し引っ張られてベローズ55の端部55
aがケーシング53の傾斜壁53aから離間させられ、入水口
52から導入される水が排水口54を通じて排水される。ワ
イヤ19は被駆動機構としての排水弁機構63に連結された
牽引部材を構成している。

第３図において、軸28上の歯車37の上側のボス部には
ゴムなどによって作られた摩擦制動体38の中心孔が嵌合
固着されている。摩擦制動体38は、第６図に示すように
歯車37のボス部に嵌合するための孔38aと、この孔38aを
囲むボス部38bと、このボス部38bから半径方向に延びた
一対のアーム部38dと、このアーム部38dから円周方向に
延びた一対のウェート部38eと、このウェート部38eと上
記アーム部38dを繋ぐ幅狭の円周方向のアーム部38cとを
有してなる。摩擦制動体38は非回転時にそのウェート部
38eが垂れ下がらないように歯車37の鍔状の部分に乗せ
られている。摩擦制動体38は、中間板65に一体に形成さ
れた摺接室46内に配置され、摩擦制動体38が回転駆動さ
れてウェート部38eが遠心力によりアーム部38cから拡開
したとき、ウェート部38eの先端外周部38fが上記摺接室
46の内周面である摩擦室46aに摺接する。ここで、同期
モータのロータ31が所定の向きに回転駆動され、出力軸
44が所定の向きに回転駆動されてワイヤ19がプーリ18に
巻き取られ、被駆動機構としての排水弁機構63が開かれ
るときは、摩擦制動体38は第６図に実線の矢印の向きに
回転し、そのウェート部38eが拡開してもその先端外周
部38fは摩擦壁46aに対して滑り易い向きに摺接するた
め、モータの回転に対して大きな制動力が加わることは
ない。これに対して排水弁機構63がばね59の弾力により
原位置に復帰するときは、プーリ18、出力軸44、前記歯
車列を介して摩擦制動体38が第６図に破線の矢印で示す
ように逆向きに回転駆動され、遠心力で拡開したウェー
ト部38eの先端外周部38fが摩擦壁46aに対して食い込む
向きに摺接するため、大きな制動力が作用し、排水弁機
構63の復帰が比較的緩徐に行われる。上記摩擦制動体38
と円周部46とを含む構成部分は制動手段64を構成してい
る。

なお、制動手段の形式は特に限定されるものではな
い。例えば第７図，第８図に示すような形式のものでも
よい。第７図，第８図において、符号60で示す摩擦制動
体は軸28に嵌合すべき孔60aを有すると共に、同孔60aの
周りのボス部から半径方向に延びた一対の薄肉のアーム
部60bと、同アーム部60bから外方に延びたウェート部60
cと、同ウェート部60cの上端に一体に突設された摺接部
60dとを有してなる。ウェート部60cの重心はアーム部60
bよりも下側にある。軸28と共に摩擦制動体60が回転す
ると、ウェート部60cに作用する遠心力によりアーム部6
0bが上方に向かって反り返り、摺接部60dが摩擦板61に
摺接して制動力を生じる。ただし、歯車37が下降して歯
車34と係合しているときは摩擦板61から遠ざかっている
ため摩擦制動力は生ぜず、歯車37が上昇しているときに
のみ摺接部60dが摩擦板61に摺接して摩擦制動力を生じ
る。

次に、上記実施例の一連の動作を説明する。

二つの接点板15,17間に交流電源が供給されない初期
の状態では、カム11は第１図に示す位置から回転してお
り、カム11の大径カム縁により接点板12の折曲部12aが
外方に押されて接点板12,13が導通している。

脱水作業を開始しようとするときは、所定のスイッチ
操作により接点板15,17間に交流電源を供給し、接点板1
5,17でなるスイッチを通じて同期モータのコイル巻線25
に単相交流電源を供給し、ロータ31を回転させる。この
ときロータ31が所定の向きとは逆向きに回転しようとす
ると、第４図について説明した通り係合突起50がレバー
35の一端部35aに当接し、その反動でロータ31は正規の
回転の向きに反転し、以後正規の向きに回転する。

また、交流電源の供給と同時にダイオード16で整流さ
れ、コンデンサ17で平滑された直流電源がソレノイド巻
線10に供給され、第５図のようにプランジャ７が鉄心5,
6に吸引され、ばね36の付勢力に抗して歯車37が作動片3
9を介し下方に移動させられる。これにより歯車37の係
合部37aと歯車34の係合孔34aが係合して歯車34,37が一
体的に回転し、ロータ31の回転力が前記減速歯車列を介
して出力軸44に伝達され、出力軸44が回転駆動される。
このとき摩擦制動体38も回転するが、このときの摩擦制
動体38の回転速度は比較的遅く、そのウェート部38eに
作用する遠心力は小さく、摩擦壁46aとの摩擦負荷は極
小さい。

出力軸44の回転駆動によりカム11及びプーリ18も第10
図において反時計方向に回転駆動される。プーリ18の回
転駆動によりその係合面18cにワイヤ19が巻き取られ、
第９図に示す排水弁機構63のロッド57がばね59の付勢力
に抗して引っ張られ、ベローズ55の端部55aがケーシン
グ53の傾斜壁53aから離間して入水口52と排水口54とを
連通させ、入水口52から導入される水を排水口54から排
出する。ワイヤ19を巻き取るに従って排水弁機構63のば
ね59が付勢され、排水弁機構63を駆動操作するのに要す
る引っ張り力が大きくなるが、プーリ18でワイヤ19を巻
き取るに従ってプーリ18の係合面18cの半径方向の距離
が小さくなり、巻き取り力が大きくなるため、排水弁機
構63側の引っ張り力に抗して容易にワイヤ19を巻き取る
ことができる。

また、上記カム11の回転により、第１図に示すように
接点板12の折曲部12aの摺接位置がカム11の凹部11aに達
すると、接点板12が接点板13から離間して同期モータへ
の電源の供給が遮断され、ロータ31の回転が停止する。
しかし、ソレノイド巻線10への通電は継続されるため歯
車34と歯車37は一体的に連結されている。上記モータが
停止することにより排水弁機構63のばね59の付勢力でワ
イヤ19が原位置の方に向かって引き戻され、これに伴っ
てプーリ18が逆転しようとし、前記歯車列を介してモー
タのローラ31が逆向きに回転駆動されようとするが、上
記歯車列は出力軸44側から見れば増速歯車列となって歯
車28を回転させようとするトルクは極小さく、しかもロ
ータ31を回転させるためには一定のトルクが必要であ
り、さらに、歯車34が逆転しようとするとこの歯車34に
摩擦係合しているレバー35が回動してその一端部35aが
ロータ31の係合突起50の回転通路上に進出してロータ31
の逆転を阻止するため、上記歯車列及びプーリ18は回転
することができず、排水弁機構63も原位置に復帰するこ
とはできず、排水弁を開いた状態に保持され、この状態
で脱水作業が行われる。

脱水作業が終了すると、端子13,15間への電源の供給
を停止し、巻線10への通電を停止する。巻線10への給電
の停止によりプランジャ７、作動片39及び歯車37はばね
36の付勢力により第３図に示す原位置に復帰し、歯車34
と歯車37との係合が解除され、モータ負荷による歯車列
の回転停止及びレバー35と係合突起50との係合による歯
車列の回転停止が解除され、排水弁機構63のばね59の付
勢力によりプーリ18、出力軸44を介して歯車列43−42b
−42a−41b−41a−40b−40a−37が逆向きに回転駆動さ
れる。上記歯車列は出力軸44側から見れば増速歯車列を
構成しているため、歯車37が高速で回転駆動されようと
する。しかし、歯車37の回転により第６図に示す摩擦制
動体38のウェート部38eに遠心力を生じ、アーム部38cか
ら拡開して先端外周部38fが摩擦壁46aに摺接し、制動力
を生じる。しかも、このときの摩擦制動体38の回転の向
きは第６図に破線の矢印で示す向きであって、先端外周
部38fが摩擦壁46aに対して食い込む向きであるため、制
動力が有効に発生する。こうして歯車37が高速で回転し
ようとする制動力が作用して歯車37が略一定の速度に制
御され、排水弁機構63の復帰動作が緩徐に行われる。一
方、歯車37の速度が低下すると摩擦制動体38に生ずる遠
心力が小さくなり先端外周部38fが摩擦壁46aから離間し
制動力を解除するので、排水弁機構63の復帰が途中で停
止することはない。

出力軸44が逆転するのに伴いカム11も原位置に向かっ
て回転し、そのカム縁の大径部に接点板12の折曲部12a
が摺接して二つの接点板12,13でなるスイッチをオンに
し、排水弁機構63が原位置に戻ってワイヤ19にかかる引
っ張り力が零となる位置で停止する。

ところで、排水弁機構63はそのワイヤ19を巻き取るに
従って付勢力が大きくなる。そこで上記実施例では、排
水弁機構63に連結されたワイヤ19と係合してこれを巻き
取るプーリ18の係合面18cの回転中心からの半径方向の
距離を順次小さし、ワイヤ19を巻き取るに従って巻き取
りトルクが順次大きくなるように構成している。第12図
はこの排水弁機構63側の負荷Ｌとプーリ18による引っ張
り力Ｑとの関係を示す。プーリ18によりワイヤ19を引っ
張り始めると、そのあとは上記のように負荷Ｌが増大す
るに伴いプーリ18による引っ張り力も増大するが、プー
リ18の半径方向の距離が減少するため、出力軸44にかか
るトルクが略一定となる。

第15図は上記の如くプーリ18の係合面18cの半径方向
の距離を順次変化させた場合の効果を従来技術との比較
で示す。第15図（ａ）は従来技術の場合であって、一定
のストローク１を得るのに一定の半径ｒの係合面を用い
ている。これに対して本考案の実施例では、第15図
（ｂ）のように一定のストローク１を得るのに半径がｒ
＋αからｒまで順次変化する係合面を用い、あるいは第
15図（ｃ）のように半径がｒ＋αからｒ−αまで順次変
化する係合面を用いている。第15図（ｂ）の例によれ
ば、当初被駆動機構側の引っ張り力が弱いうちに引っ張
りストロークを大きくとって迅速な駆動操作が可能であ
り、第15図（ｃ）の例によれば、小トルクのモータが使
用可能でコストの低廉化を図ることができる。

なお、プーリの係合面の半径方向の距離の変化は以上
述べた実施例のものに限られるものではなく、被駆動機
構側の引っ張り力の変化に応じて適宜変化させることが
できる。従って、被駆動機構側の引っ張り力の変化によ
っては、当初の引っ張りトルクを大きく順次小さくする
場合もあり得るし、引っ張りトルクを順次大きくしたの
ち順次小さくし、あるいはこの逆の場合もあり得る。

なお、図示の実施例における減速歯車列やクラッチ機
構や摩擦制動機構64等の構成及びこれらを設けるか否か
については任意であり、被駆動機構の構成に応じて適宜
設計変更することができる。被駆動機構とプーリ装置と
を連結する牽引部材としては、図示の例のようなワイヤ
のほかに、ベルトその他ある程度可撓性を有する帯状の
部材や紐等を用いることができる。

（考案の効果） 本考案によれば、モータにより回転駆動されるプーリ
と、被駆動機構に連結された牽引部材とを有し、プーリ
が、被駆動機構に作用する付勢力に抗して被駆動機構を
駆動操作するために牽引部材を巻きつける係合面を有し
てなるプーリ装置において、上記プーリの係合面は、プ
ーリの一回転以内で牽引部材を巻きつけることができ、
かつ、牽引部材の巻きつけ角度が大きくなるに従い、被
駆動機構を駆動操作するのに要する引っ張り力が増加す
るのに対応して、回転中心からの半径方向の距離が順次
短くなるように形成されているため、牽引部材の引っ張
り初めから引っ張り終わりまでモータの駆動トルクを無
駄なく利用することができ、比較的小さいトルクのモー
タを用いてコストの低廉化を図ることができ、あるいは
同じ駆動トルクのモータを用いる場合は短い作動時間で
迅速に被駆動機構を駆動操作することができる。また、
プーリの係合面は、プーリの一回転以内で牽引部材を巻
きつけることができ、かつ、牽引部材の巻きつけ角度が
大きくなるに従い、被駆動機構を駆動操作するのに要す
る引っ張り力が増加するのに対応して、回転中心からの
半径方向の距離が順次短くなるように形成されているた
め、限られたスペースの中で負荷の変化に適応した引っ
張り力を効率よく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す一部断面平面図、第２図
は同上一部断面側面図、第３図は第１図中の各点OABCDE
を結ぶ線に沿う断面展開図、第４図は上記実施例中の一
方向規制機構部を異なる作動態様ごとに示す平面図、第
５図は上記実施例の異なる作動態様を第３図に準じて示
す断面展開図、第６図は上記実施例中の摩擦制動体の平
面図、第７図は摩擦制動体の別の例を示す斜視図、第８
図は同上摩擦制動体を用いた制動手段の例を示す側面
図、第９図は被駆動機構の例を示す一部断面平面図、第
10図は上記実施例中のプーリを示す平面図、第11図は同
上正面断面図、第12図は上記実施例における負荷と引っ
張り力との関係を示す線図、第13図は従来のプーリ装置
の例を概略的に示す正面図、第14図は従来のプーリ装置
における負荷と引っ張り力との関係を示す線図、第15図
はプーリの係合面の半径と引っ張りストロークとの関係
を従来例と本考案の例との比較で概略的に示す平面図で
ある。 18……プーリ、19……牽引部材、18c……係合面、63…
…被駆動機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータにより回転駆動されるプーリと、被
   駆動機構に連結された牽引部材とを有し、上記プーリ
   は、被駆動機構に作用する付勢力に抗して被駆動機構を
   駆動操作するために上記牽引部材を巻つける係合面を有
   してなるプーリ装置において、上記プーリの係合面は、
   一つの平面内においてプーリーの一回転以内で牽引部材
   を巻つける長さを有し、かつ、牽引部材の巻つけ角度が
   大きくなるに従い、被駆動機構を駆動操作するのに要す
   る引張り力が増加するのに対応して、回転中心からの半
   径方向の距離が漸次短くなっていることを特徴とするプ
   ーリ装置。