JPS62258257A - モ−タアクチユエ−タの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、モータの回転出力をクラッチおよびハート型
のカムを介して被制御機器側の操作部材へ伝達するため
のモータアクチュエータに関し、特に操作部材の復帰に
際しクラッチとモータとの時間的な順序の駆動方法に係
る。

従来技術 この種のモータアクチュエータは、被制御機器として、
洗濯機の排水弁、換気扇シャッター、あるいは冷蔵庫用
ダンパーの駆動源として用いられる。

例えば特開昭５５−１２９０９７号の発明は、モータア
クチュエータを洗濯機の排水弁の駆動源として用いてい
る。その発明で、モータの回転力は、クラッチおよび減
速用のギヤを介してプーリに伝達され、このプーリの巻
き上げ力によって、復帰用のスプリングによって閉じる
方向に付勢された排水弁を開く方向に駆動するようにし
ている。

この場合、上記クラッチは、電磁ソレノイドによって掻
作される。

巻き上げが完了した時点で、モータは、自動的に停止す
るが、クラッチは引き続きかみ合い状態となっている。

このため、排水弁のスプリングによる復帰力は、減速用
のギヤで増速されながら、クラッチを介し、モータのロ
ータに作用する。この間に、モータが静止トルクによっ
て所定の回転力を作用させているため、排水弁は、モー
タの停止状態に拘わらず、開放状態のままとなっている
。

しかし、その後に、クラッチがオフの状態に設定される
と、モータからの静止トルクがクラッチによって遮断さ
れ、出力側のギヤに作用しなくなるため、排水弁はご復
帰用のスプリングに付勢されて、ギヤ列を回転させなが
ら、はとんど瞬時に閉じる方向に復帰する。このとき、
復帰用のスプリングの弾力が確実な閉成状態を確保する
ために強く設定されているので、排水弁の復帰時に大き
な衝撃力が作用し、またそれによって大きな衝撃音が発
生する。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、排水弁などの被制御機器
の復帰時に、衝撃力を作用させないようにし、同時に衝
撃音を防止することである。

発明の解決手段 そこで、本発明は、被制御機器の直接の操作部分として
ハート型のカムを採用し、制御機器の駆動時に、カムの
低部から高部へと移動してゆき、その高部で停止状態と
し、また被制御機器の復帰時に、再びカムをモータによ
って回転させること゛により、高部から低部へ移動させ
るようにしている。

特に、本発明は、被制御機器の操作部材が高部から低部
へ移動する途中で、モータからカムに至る間の回転力伝
達経路のクラッチをオフの状態に設定している。このた
め、被制御機器側の操作部材は、それ自体の復帰力によ
って、カムの凹部の底へと自動的に移動し、一番低い位
置で停止する。

したがって、最期までモータによって操作部材をカムの
底部へと移動させる場合と比較して、カムの送り不足や
送り過ぎなどの位置誤差が確実に防止できることになる
。

モータアクチュエータの構成 第１図は、モータアクチュエータ１の構成を示している
。その駆動源のモータ２は、カップ状のケース３とコア
ケース４とで形成される空間内に組み込まれている。そ
して、モータ２のロータ５は、永久磁石であり、ロータ
軸６により、上記ケース３の中心と、上記コアケース４
の開口面に取り付けられた地板７とによって回転自在に
支持されている。なお、上記ケース３およびコアケース
４はミその一部の切り起こしによって、ロータ５の外周
位置で極歯８を形成し、外側の励磁コイル９によって回
転磁界を発生する。

そして、ロータ軸６と一体的なピニオン１０は、減速用
の輪列としてのギヤ１１にかみ合っている。

このギヤ１１は、コアケース４に固定された中間軸１２
に対し回転自在に支持されており、そのボスｌｌａの部
分で、逆転防止レバー１３と摩擦的にはまり合っている
。なお、この逆転防止レバー１３は、ギヤ１１から摩擦
的な回転力を受けて口−夕５の逆転時に、上記ピニオン
１０と一体的に形成された逆転防止爪１４の先端部分に
衝撃的に当たることによって、ロータ５に正転方向の衝
撃力を与え、逆転の初期の段階で、ロータ５を正転方向
の回転に規制する。

そして、上記ギヤ１１は、かみ合い式のクラッチ１５の
一方のクラッチ板１６を兼用しており、クラッチ歯１６
ａの部分で他方のクラッチ板１７のクラッチ歯１７ａと
向き合っている。この他方のクラッチ板１７は、中間軸
１２に対し、回転自在で、しかも軸線方向に摺動可能な
状態で挿入されており、これとクラッチ板１６との間に
設けられたコイルスプリング１８によって、常に離れる
方向に付勢されている。またこのクラッチ板１７と一体
的な中空軸１９は、地板７の軸受は部７ａから外部に突
出し、操作プレート２０の舌片２０ａに接している。こ
の操作プレート２０は、一端で、取り付は板２１の支持
部２１ａにより、回動自在に支持されており、他端部分
で、取り付は板２１に固定された電磁ソレノイド２２の
プランジ中２３に対しピン２４によって連結されている
。

さらに、上記クラッチ板１７は、ギヤ２５の内部に挿入
されている。すなわち、このギヤ２５は、複合型のギヤ
２６の大きな歯にかみ合っており、そのボス２５ａの部
分で、地板７の軸受は部７ａに対し中間軸１２と同心的
な状態で回転自在に支持されており、これと一体的な係
合爪２５ｂの部分でクラッチ板１７に形成された係合孔
１７ｂにはまり合い、クラッチ板１７と共に回転できる
ようになっている。

そして、上記複合型のギヤ２６は、小さな歯の部分で複
合型のギヤ２７の大きな歯にかみ合い、さらにこのギヤ
２７の小さな歯は、出力軸２９のギヤ２８にかみ合って
いる。なお、これらのギヤ２６．２７は、それぞれコア
ケース４と地板７との間に固定された軸３０．３１によ
り回転自在に支持されている。また上記出力軸２９は、
コアケース４および地板７にそれぞれ固定された軸受け
３２．３３によって回転自在に支持されており、先端部
で、第２図に示すような、ハート型のカム３４を支持し
ている。このカム３４は、操作部材３５のローラ３６に
接している。そして、この操作部材３５は、被制御機器
３７の例えば、排水弁３７ａを制御するものであり、ス
プリング３８によって、常にカム３４の輪郭に接する方
向に付勢されている。

給電回路の構成 次に、第３図は、モータ２および電磁ソレノイド２２の
給電回路３９を示している。モータ２、および電磁ソレ
ノイド２２は、それぞれスイッチ４０およびスイッチ４
°１により、電源端子４２．４３に対し直列に接続され
ている。したがって、これらの給電状態は、スイッチ４
Ｇ、４１によって独立に制御できるようになっている。

なおこれらのスイッチ４０．４１は、機械的なシーケン
スカムの接点、またはリレーの接点として構成され、所
定の順序でオン・オフの状態となる。

本発明の駆動方法 第４図は、本発明の駆動方法によるタイムチャートを示
している。このタイムチャートでは、上記実施例にした
がい、被制御機器３７が電気洗濯機の排水弁３７ａの開
閉制御となっている。

既に述べたように、制御対象の被制御機器３７、すなわ
ち排水弁３７ａは、スプリング３８によって常に閉じる
方向に付勢されている。このとき、ローラ３６は、第２
図にみられるようにカム３４の凹部３４ａに接している
。

排水弁３７ａの開放時には、クラッチ１５がかみ合い状
態に設定される以前に、ある時点１．で、モータ２が通
電によって回転状態となる。すなわち、まず最初にスイ
ッチ４０がオンの状態に設定される。この結果、モータ
２は、無負荷の状態で、起動トルクのもとに回転しはじ
める。この起動時に、モータ２に被制御機器３７（排水
弁３７ａ）の負荷がかかっていないため、モータ２にハ
ンチング現象が起きず、また起動不能の状態もあり得な
い、またハンチング現象が起きないため、スタートの遅
れ時間がなくなり、動作開始時の安全率が向上する。

もちろん、既に述べたように、この起動時点で、ロータ
５の回転方向が逆方向であると、ギヤ１１がその逆転方
向の回転力を逆転防止レバー１３に摩擦的に伝達し、そ
の先端を逆転防止爪１４に当たる位置へと向転させるた
め、ロータ５は、逆転防止レバー１３と、逆転防止爪１
４との衝撃力によって、正しい回転方向に規制される。

また、この逆転動作に際し、負荷側の被制御機器３７に
回転力が伝達される以前に、ロータ５の回転方向の修正
動作が既に完了しているため、カム３４が一時的に、逆
転することもなく、したがって、カム３４の停止位置の
精度が向上する。

そして、所定の時間が経過した時点ｔ！で、スイッチ４
１がオンの状態に設定されるため、クラッチ板１７は、
操作プレート２０に押されて、対向のクラッチ板１６に
接近し、クラッチ歯１６ａ、１７ａのかみ合いによって
、クラッチ１５は、ギヤ１１の回転をギヤ２５に伝達す
る。このようにして、ロータ軸６の回転は、輸列によっ
て減速されながら、出力軸２９を介しカム３４に伝達さ
れる。このとき、ローラ３６は、凹部３４ａからハート
型の輪郭に沿って、等速度運動により、頂部３４ｂの方
向に近づいてゆ（。

ローラ３６が頂部３４ｂに達したとき、操作部材３５が
スプリング３８に抗して最も変位しているため、被制御
機器３７の排水弁３７ａは、開放状態となる。この時点
ｔ、で、スイッチ４０は、オフの状態に設定される。し
かし、スイッチ４１が依然として通電状態のままとなっ
ているため、クラッチ１５のかみ合い状態によって、輪
列の入力側すなわち、ロータ軸６にロータ５の小さな静
止トルクが作用しているため、出力軸２９は、操作部材
３５およびローラ３６から逆転方向の分力を受けている
が、逆転しない状態に設定されている。したがって、電
磁ソレノイド２２が通電状態にある限り、モータ２が非
通電状態であっても、被制御機器３７すなわち排水弁３
７ａは、開放状態のままになっている。このようなモー
タ２の通電時間（ｔ＋＝ｉｌは、電気的なタイマー回路
、あるいはシーケンスカムなどによって電磁ソレノイド
２２のオンの時点ｔ２から、またはモータ２の通電時点
１．から、所定の時間を規制することによって設定され
る。

なお、排水弁３７ａが開放状態にあるとき、ローラ３６
は、第２図にみられるように、頂部３４ｂの頂点をやや
過ぎた状態でカム３４の輪郭部分に接している。

その後、再び排水弁３７ａを閉じる状態にするとき、電
磁ソレノイド２２に通電状態のまま、ある時点ｔ４でス
イッチ４０によってモータ２がオンの状態に設定される
。これによって、カム３４がモータ２龜よって再び同じ
回転方向に駆動されるため、操作部材３５のローラ３６
は、頂部３４ｂから凹部３４ａに近づく方向に移動する
。このようにして、排水弁３７ａは、スプリング３８に
付勢されながら、ハート型のカム３４の輪郭に沿って閉
じる方向にその回転と同期して動作することになる。し
たがって、この過程で、排水弁３７ａが急激に閉じるこ
ともなく、そのときの衝撃音などが発生しないことにな
る。

所定の時間が経過した時点ｔ、でスイッチ４０がオフの
状態になるため、モータ２は、自動的に停止する。

このモータ２が停止する以前に、スイッチ４１によって
電磁ソレノイド２２がオフの状態に設定される。このた
め、その時点ｔｓでクラッチ１５は、輸列中で、回転力
の伝達を遮断する。この時点で、モータ２は、クラッチ
板１６．１７の食い付きを強制的に引き離すために、無
負荷の状態で継続的に回転し、所定の遅れ時間（ｔｓ−
ｔ、）後に停止することになる。

クラッチ１５が引き離された時点ｔ、で、ギヤ２５．２
６．２７．２８にモータ２側からの回転力が作用しなく
なり、出力軸２９の側から見て所定のトルクで回転でき
る状態になるため、こんどは、スプリング３８が原動力
となって、カム３４を同じ方向に、強制的に回転させる
ため、排水弁３７ａは、スプリング３８の力によって、
自ら閉じる方向に移動する。しかも、このときも衝撃的
な復帰でなく、カム３４をゆるやかに回転させながら、
しかも小さなストロークで行われるため、衝撃音は、は
とんど発生しない。

この動作のために、操作部材３５の軸線とこれのカム３
４に対する接触点での法線との角、つまり圧力角は、ス
プリング３８でカム３４を回転させ得る範囲に設定され
ている。換言すれば、排水弁３７ａの復帰力、つまりス
プリング３Ｂの弾力がカム３４の輪郭部分で発生する接
線方向の力は、ギヤ２５．２６．２７．２８を増速状態
で駆動しながら、回転させ得るものでなければならない
。

排水弁３７ａの開放中に、停電、あるいは緊急停止の必
要なときには、スプリング３８の力がハート型のカム３
４をギヤ２６．２７．２８とともに強制的に回転できる
力を持っているため、カム３４は、動作開始位置、すな
わち凹部３４ａの位置まで自然復帰する。もちろん、こ
のような自然復帰動作は、ローラ３６がカム３４の頂点
にあると、゛いずれの方向にもカム３４が回転できない
ため、既に述べたように、ローラ３６は、頂点を過ぎた
位置に設定されるのである。なお排水弁３７３が閉じた
状態から開放状態に移る過程では、制御機器３７は、必
要に応じて、危険防止のために不作動の状態に設定され
る。

このようにカム３４が凹部３４ａと頂部３４ｂとを有し
ており、操作部材３５を頂部３４ｂから凹部３４ａへ移
動させる途中で、電磁ソレノイド２２がオフの状態にな
り、その後、操作部材３５の自己復帰力によって操作部
材３５のローラ３６がカム３４の凹部３４ａの底に落ち
込んで、その位置で停止するため、モータ２でカム３４
を最期まで駆動した場合のカム３４の停止位置誤差が解
消できることになる。もちろん、操作部材３５が凹部３
４ａを過ぎて、次のハート型の輪郭部分に差し掛かった
としても、逆方向に強制的に戻されるから、この場合に
も位置誤差は発生しない。

なお上記クラッチ１５は、電磁ソレノイド２２によるも
のでなく、電磁クラッチや遠心力クラッチであってもよ
い、また被制御機器３７は、実施例のように、排水弁３
７ａに限らず、換気扇のシャッターや冷蔵庫のダンパー
であってもよい、また、カム３４は、第２図に１点鎖線
で示すように、半ハート型のカムとしても構成すること
もできる。

発明の効果 本発明では、被制御機器の操作部材の復帰時に、モータ
の回転力によってハート型のカムが駆動され、操作部材
がカムの頂部、すなわち一時停止位置から低部すなわち
動作開始位置の直前まで移動するため、操作部材側のコ
イルばね自体で自然復帰させる従来例に、比較して、被
制御機器の復帰時の衝ＩＩ示なくなり、したがってその
衝撃音も減少することになる。またその復帰過程で、停
電ある・いは緊急停止などが必要となったときにも、操
作部材のばねによる復帰力がカム番自動的に回転させて
、所定の動作開始位置（凹部の底）まで戻るため、その
後の必要な動作も常に動作開始時点から開始できること
になる。

特に、本発明では、操作部材が凹部の底に到達する直前
に、クラッチがオフの状態に設定され、その後、操作部
材が凹部の底へスプリングの復帰力によって到達し、凹
部の一番安定な位置すなわち底で安定な状態で停止する
ので、モータがカムを最期まで駆動するときと比較して
、カムの送り過ぎや送り不足などが確実に防止できる。

したがってその後のモータの開始時に、常に操作部材が
カムの凹部の低部から開始することになり、これによっ
て必要な動作が確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモータアクチュエータの輪列に沿った断面図、
第２図はカムの平面図、第３図は給電回路の回路図、第
４図はタイムチャート図である。 ｌ・・モータアクチュエータ、２・・モータ、５・・口
”−９，１０・・ピニオン、１１・・ギヤ、１５・・ク
ラッチ、２ｏ・・操作プレート、２２・・電磁ソレノイ
ド、２６．２７．２８・・ギヤ、３４・・カム、３５・
・操作部材、３７・・被制御機器、３８・・スプリング
、３９・・給電回路、４０．４１・・スイッチ。 ス。 第３図 第４ＷＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クラッチ付のモータと、このモータにより駆動される全
   または半ハート型のカムと、このカムにより動作され、
   上記クラッチのオフにより上記カムの凹部の底まで戻さ
   れる操作部材とを有し、上記操作部材を上記カムの頂部
   から凹部へ上記モータの駆動により移動させ、操作体が
   凹部の底へ移動する直前に上記クラッチをオフとするこ
   とを特徴とするモータアクチュエータの駆動方法。