JP6446305B2 - Clutch mechanism and motor unit for washing machine - Google Patents
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Description
本発明はクラッチ機構および該クラッチ機構を備える洗濯機用モータユニットに関する。 The present invention relates to a clutch mechanism and a motor unit for a washing machine including the clutch mechanism.
下記特許文献1および2には、モータから回転槽への駆動力の伝達を継断するクラッチ機構を備えた洗濯機用モータユニットが開示されている。 Patent Documents 1 and 2 below disclose a washing machine motor unit that includes a clutch mechanism that interrupts transmission of driving force from a motor to a rotating tub.
特許文献1のクラッチ14を操作するクラッチ作動機構は、スリーブ54を作動レバー66で昇降させて、スリーブ54をロッキングブラケット74と係合・離間させることにより、駆動モータ10から内槽6への駆動力の伝達を継断する。スリーブ54は作動レバー66のフォーク部80に回転可能に支持されており、アクチュエータ65が作動レバー66を揺動させることにより、スリーブ54が上下方向に移動する。
The clutch operating mechanism that operates the clutch 14 of Patent Document 1 is driven from the
特許文献2のクラッチ機構7は、第2回転体20が回転可能に支持された支持部材34を支持部材移動機構35により昇降させ、第2回転体20を第1回転体13と係合・離間させることにより、モータ5から洗濯漕3への駆動力の伝達を継断する。支持部材34は、支持部材移動機構35の同期モータ37とその減速輪列63により周方向に回動され、さらにカム機構39が作用することにより、第2回転体20とともに上下方向に移動する。
In the clutch mechanism 7 of Patent Document 2, the support member 34 on which the
特許文献1のクラッチ機構は、クラッチ14の外部に備えられた作動レバー66を、同じくクラッチ14の外部に備えられたアクチュエータ65により揺動させることから、クラッチ作動機構の取り付けスペースが広く必要となり、また、取り付け作業も煩雑となる。 In the clutch mechanism of Patent Document 1, the operating lever 66 provided outside the clutch 14 is swung by the actuator 65 also provided outside the clutch 14, so that a large installation space for the clutch operating mechanism is required. Also, the installation work becomes complicated.
特許文献2のクラッチ機構7は、特許文献1のクラッチ作動機構よりも小さなスペースで取り付けが可能である。しかし、特許文献2のクラッチ機構7は、一方向にのみ回転する同期モータ37を使用していることから、クラッチの継状態と断状態とをシーケンスに繰り返すほかなく、クラッチの継断状態が不明であるときに、所望の状態に直接的に切り替えることができない。そのため、特許文献2のクラッチ機構7は、タクトスイッチ71を用いた検出機構40や、ホールIC85を用いた洗濯槽回転検出装置8を別途備え、クラッチのその時々の状態を判別しながら継断を制御している。
The clutch mechanism 7 of Patent Document 2 can be attached in a smaller space than the clutch operation mechanism of Patent Document 1. However, since the clutch mechanism 7 of Patent Document 2 uses the synchronous motor 37 that rotates only in one direction, the clutch disengaged state and the disengaged state must be repeated in sequence, and the clutch disengaged state is unknown. , It is not possible to switch directly to the desired state. Therefore, the clutch mechanism 7 of Patent Document 2 is separately provided with a
特許文献2のモータ5は、クラッチ機構7の外部に別体として配置されているが、例えばモータ5をダイレクトドライブモーターとし、内部にクラッチ機構7を収容する構成とする場合、モータ内部の空間がステータなどの部品に割かれることから、クラッチ機構7の配置スペースに対する制約はよりシビアなものとなる。このような狭小な配置スペースにクラッチ機構7を収容する場合には、クラッチ機構7を構成する同期モータ37、減速輪列63、検出機構40、洗濯槽回転検出装置8などのサイズが問題となる。
The motor 5 of Patent Document 2 is arranged separately from the clutch mechanism 7. For example, when the motor 5 is a direct drive motor and the clutch mechanism 7 is accommodated therein, the space inside the motor is not sufficient. Since it is divided into parts such as a stator, the restriction on the arrangement space of the clutch mechanism 7 becomes more severe. When the clutch mechanism 7 is accommodated in such a narrow arrangement space, the sizes of the synchronous motor 37, the reduction wheel train 63, the
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、狭小な配置スペースであっても配置可能であり、また、クラッチの継断状態を直接的に切り替えることが可能なクラッチ機構、および、かかるクラッチ機構を内部に収容した洗濯機用モータユニットを提供することにある。 In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is a clutch mechanism that can be arranged even in a narrow arrangement space, and that can directly switch the clutch disengagement state. The object is to provide a motor unit for a washing machine in which a clutch mechanism is housed.
上記課題を解決するため、本発明のクラッチ機構は、同軸上に配置され互いに係合可能な第一の回転体および第二の回転体と、前記第二の回転体を軸方向に変位させ、該第二の回転体と前記第一の回転体との係合・離間を切り替えるリフト機構と、前記第二の回転体と前記リフト機構とが収容されるケースと、を備え、前記リフト機構は、両方向に回転可能な第二のモータを備え、前記第二のモータは、円筒状の第二のロータおよび第二のステータを備え、前記第二の回転体は、前記第二のロータおよび前記第二のステータの内側に配置されていることを要旨とする。 In order to solve the above problems, a clutch mechanism according to the present invention includes a first rotating body and a second rotating body that are coaxially arranged and engageable with each other, and the second rotating body is displaced in the axial direction. A lift mechanism that switches engagement / separation between the second rotating body and the first rotating body, and a case in which the second rotating body and the lift mechanism are accommodated. A second motor rotatable in both directions, the second motor including a cylindrical second rotor and a second stator, and the second rotating body includes the second rotor and the second rotor The gist is that it is arranged inside the second stator.
第二の回転体を、クラッチ機構の駆動源である第二のモータの内部に配置することにより、駆動源の出力を第二の回転体へ伝達する部品点数を最小化することができる。これによりクラッチ機構の小型化が図られるとともに、部品点数が減ることによる信頼性の向上効果が期待される。 By disposing the second rotating body inside the second motor that is the driving source of the clutch mechanism, the number of parts for transmitting the output of the driving source to the second rotating body can be minimized. As a result, the clutch mechanism can be reduced in size, and the reliability can be improved by reducing the number of parts.
また、本発明のクラッチ機構は、前記リフト機構がさらに、前記第二の回転体を回転可能に支持するフレーム部材と、前記第二のモータの回転方向に応じて前記フレーム部材を軸方向に変位させるカム機構と、を備え、前記第二のロータおよび前記第二のステータの内側にさらに、前記フレーム部材および前記カム機構が配置されている構成としても良い。 In the clutch mechanism of the present invention, the lift mechanism further displaces the frame member in the axial direction according to the rotation direction of the second motor and the frame member that rotatably supports the second rotating body. A cam mechanism to be arranged, and the frame member and the cam mechanism may be further arranged inside the second rotor and the second stator.
リフト機構がフレーム部材およびカム機構を備え、これらが第二のロータおよび第二のステータの内側に配置されることにより、クラッチ機構が第二の回転体を軸方向に変位させるために必要な機構のすべてを第二のロータおよび第二のステータの内側に収めることが可能となる。これにより、クラッチ装置の外形を軸方向や径方向への突出部のない円盤状あるいは円柱状にすることができる。 The lift mechanism includes a frame member and a cam mechanism, and these are arranged inside the second rotor and the second stator, whereby the mechanism necessary for the clutch mechanism to displace the second rotating body in the axial direction. All of these can be accommodated inside the second rotor and the second stator. Thereby, the external shape of a clutch apparatus can be made into the disk shape or column shape without the protrusion part to an axial direction or radial direction.
また、本発明のクラッチ機構は、前記第二のモータがステッピングモータであることが望ましい。 In the clutch mechanism of the present invention, it is preferable that the second motor is a stepping motor.
ステッピングモータを使用することにより、ステップ数による回転角度の制御が可能となるため、フレーム部材の昇降状態を判別するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を備える必要がなくなり、クラッチ機構の小型化を図ることができる。さらに、ステッピングモータは接触部品が少ないことから信頼性も高い。 By using a stepping motor, the rotation angle can be controlled by the number of steps, so there is no need to provide a mechanism for determining the lifting / lowering state of the frame member and a feedback mechanism for the motor rotation number, and the clutch mechanism can be made compact. Can be achieved. Furthermore, the stepping motor is highly reliable because it has few contact parts.
また、本発明のクラッチ機構は、前記第二のモータがインナーロータ型モータであり、前記フレーム部材が前記ケースに周方向に回転不能に支持され、前記カム機構が、前記フレーム部材の外周面に設けられたカムフォロアーである突起部と、該突起部が嵌入される、前記第二のロータの内周面に設けられた螺旋状のカム溝と、からなる構成としても良い。 In the clutch mechanism of the present invention, the second motor is an inner rotor type motor, the frame member is supported by the case so as not to rotate in the circumferential direction, and the cam mechanism is formed on the outer peripheral surface of the frame member. It is good also as a structure which consists of the protrusion part which is the provided cam follower, and the helical cam groove provided in the internal peripheral surface of said 2nd rotor in which this protrusion part is inserted.
フレーム部材と第二のロータに直接カム機構を設けることにより、別途カム機構を設ける構成に比べて部品点数を抑えることができる。これによりクラッチ機構のさらなる小型化、信頼性の向上を図ることができる。 By providing the cam mechanism directly on the frame member and the second rotor, the number of parts can be reduced as compared with a configuration in which a separate cam mechanism is provided. As a result, the clutch mechanism can be further reduced in size and improved in reliability.
また、本発明のクラッチ機構は、前記第二のロータが、前記ケースに設けられたローラー部材またはボール部材により周方向に回転可能に支持されることが望ましい。 In the clutch mechanism of the present invention, it is desirable that the second rotor is supported by a roller member or a ball member provided in the case so as to be rotatable in the circumferential direction.
第二のロータの軸受構造に、接触面積が小さく摩擦抵抗が低いローラー部材またはボール部材を用いることにより、第二のロータをより小さな力で回転させることが可能となる。 By using a roller member or ball member having a small contact area and a low frictional resistance for the bearing structure of the second rotor, the second rotor can be rotated with a smaller force.
また、本発明のクラッチ機構は、前記ケースにおける、前記第一の回転体から離間した前記第二の回転体がその軸方向に接触する部分に、前記第二の回転体側に突出した固定側歯部が形成され、前記第二の回転体における前記固定側歯部と対向する部分に、該固定側歯部と噛合する被固定側歯部が形成され、前記第二の回転体がその離間位置において、前記固定側歯部と前記被固定側歯部とが噛合することにより前記ケースに回転不能に係止され、前記フレーム部材が、前記第二の回転体を支持する内周部と、前記内周部を支持する外周部と、を備える円筒状の部材であり、前記外周部は付勢部材を介して前記内周部を軸方向に支持し、前記内周部は前記付勢部材により、少なくとも前記被固定側歯部の高さ分、前記外周部に対して軸方向に変位可能であることが望ましい。 In the clutch mechanism of the present invention, the fixed-side teeth projecting toward the second rotating body at a portion of the case where the second rotating body spaced apart from the first rotating body contacts the axial direction thereof. A fixed-side tooth portion that meshes with the fixed-side tooth portion is formed at a portion of the second rotating body that faces the fixed-side tooth portion , and the second rotating body is in a separated position thereof. The fixed side tooth portion and the fixed side tooth portion mesh with each other so as to be non-rotatably locked to the case, and the frame member includes an inner peripheral portion that supports the second rotating body, An outer peripheral portion that supports an inner peripheral portion, the outer peripheral portion supports the inner peripheral portion in an axial direction via a biasing member, and the inner peripheral portion is supported by the biasing member. , at least the height of the fixation-side tooth part, in the axial direction with respect to the outer peripheral portion Much possible it is desirable that.
洗濯機の洗濯動作時においては、摩擦による第二の回転体の連れ回りや洗濯水の水流などによる、回転槽の不必要な回転を防止する必要がある。ケースと第二の回転体が固定側歯部および被固定側歯部を備えることにより、第一の回転体から離間した第二の回転体の回転がケースにより係止され、回転槽が固定される。ここで、固定側歯部と被固定側歯部とが互いに噛合わず、その頂点同士が突き当たった状態となった場合、これら歯部による回転槽の固定効果を得ることができないばかりか、第二の回転体を上昇させる力がリフト機構へのストレスとなり、リフト機構の破損を招くおそれがある。また、第二のモータにステッピングモータを使用している場合は、第二のモータが脱調するおそれもある。フレーム部材の内周部を付勢部材により軸方向に変位可能な構成とすることにより、クラッチの断操作時にこれら歯部の頂点同士が突き当たった場合でも、内周部(および第二の回転体)の上昇を付勢部材により一時的に吸収することで、外周部だけを離間時の軸方向位置に移動させることが可能となる。その後、第二の回転体が周方向に僅かに回転し、上記歯部の頂点同士が突き当たった状態が解消されたときに、内周部は付勢部材の付勢力により本来の位置(固定側歯部側の初期位置)に戻り、上記歯部同士が噛合する。かかる構成とすることにより、クラッチの断操作によるリフト機構の破損を回避できるとともに、回転槽の回転を抑制することができる。 During the washing operation of the washing machine, it is necessary to prevent unnecessary rotation of the rotating tub due to the rotation of the second rotating body due to friction or the flow of washing water. By providing the case and the second rotating body with the fixed side tooth portion and the fixed side tooth portion, the rotation of the second rotating body separated from the first rotating body is locked by the case, and the rotating tub is fixed. The Here, when the fixed side tooth portion and the fixed side tooth portion are not meshed with each other and the apexes are in contact with each other, not only can the rotation tank fixing effect by these tooth portions be obtained, but also the first The force that raises the second rotating body causes stress on the lift mechanism, which may cause damage to the lift mechanism. In addition, when a stepping motor is used for the second motor, the second motor may step out. By adopting a configuration in which the inner peripheral portion of the frame member can be displaced in the axial direction by the biasing member, the inner peripheral portion (and the second rotating body) even when the apexes of these tooth portions abut against each other during the clutch disengagement operation. ) Is temporarily absorbed by the biasing member, so that only the outer peripheral portion can be moved to the axial position at the time of separation. Thereafter, when the second rotating body rotates slightly in the circumferential direction and the state where the apexes of the tooth portions abut each other is resolved, the inner circumferential portion is moved to its original position (fixed side) by the biasing force of the biasing member. Returning to the initial position on the tooth side, the tooth parts mesh with each other. By adopting such a configuration, it is possible to avoid breakage of the lift mechanism due to the clutch disengagement operation and to suppress rotation of the rotating tub.
また、本発明の洗濯機用モータユニットは、第一のモータを備え、前記第一のモータは円筒状の第一のロータおよび第一のステータを有し、前記第一のロータおよび前記第一のステータの内側には、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のクラッチ機構が配置され、前記第一の回転体は、前記第一のモータにより回転駆動されることを要旨とする。 The motor unit for a washing machine of the present invention includes a first motor, the first motor includes a cylindrical first rotor and a first stator, and the first rotor and the first motor The clutch mechanism according to any one of claims 1 to 6 is arranged inside the stator of the first and second aspects, and the first rotating body is rotationally driven by the first motor. To do.
本発明のクラッチ装置は上記構成を備えることにより省スペース化を図ることができる。そして第一のモータの内部にクラッチ装置を収容することにより、クラッチ装置の配置スペースをさらに縮小することができるとともに、洗濯機用モータユニットの洗濯機への取り付け作業も簡略化することができる。特に本発明のクラッチ機構の外形は円盤状あるいは円筒状とすることが可能であることから、円筒状の第一のロータおよび第一のステータの内側に配置することに適している。一方、かかる構成においてクラッチ機構が故障した場合、クラッチ機構が第一のモータの内部に収容されていることから、その修理や交換が煩雑となるおそれがある。本発明におけるクラッチ機構は、部品点数が削減され、故障率が抑えられていることから、上記の不利な効果が補われ、配置スペースの縮小という有利な効果が顕著となる。 The clutch device of the present invention can save space by having the above-described configuration. By accommodating the clutch device inside the first motor, the arrangement space of the clutch device can be further reduced, and the operation of attaching the washing machine motor unit to the washing machine can be simplified. In particular, since the outer shape of the clutch mechanism of the present invention can be a disc shape or a cylindrical shape, it is suitable for being arranged inside the cylindrical first rotor and the first stator. On the other hand, when the clutch mechanism breaks down in such a configuration, the clutch mechanism is housed inside the first motor, so that repair and replacement may be complicated. In the clutch mechanism according to the present invention, the number of parts is reduced and the failure rate is suppressed. Therefore, the above disadvantageous effect is compensated, and the advantageous effect of reducing the arrangement space becomes remarkable.
また、本発明の洗濯機用モータユニットは、前記第一の回転体の回転中心に、該第一の回転体と一体に回転する回転軸が立設され、前記回転軸は、外周面にスプライン部が形成された筒状軸に挿通され、前記回転軸の先端部は前記筒状軸から露出し、前記第二の回転体は、前記スプライン部に嵌合されることにより、該スプライン部の軸方向に移動可能であり、かつ、該筒状軸と周方向に一体に回転し、前記第一の回転体と前記第二の回転体の係合時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸および前記筒状軸が回転し、前記第一の回転体と前記第二の回転体の離間時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸のみが回転する構成としても良い。 In the washing machine motor unit of the present invention, a rotating shaft that rotates integrally with the first rotating body is erected at the rotation center of the first rotating body, and the rotating shaft is splined on the outer peripheral surface. The tip of the rotating shaft is exposed from the cylindrical shaft, and the second rotating body is fitted into the spline portion, so that the spline portion of the spline portion is inserted. It is movable in the axial direction and rotates integrally with the cylindrical shaft in the circumferential direction. When the first rotating body and the second rotating body are engaged, the driving force of the first motor The rotating shaft and the cylindrical shaft may rotate, and when the first rotating body and the second rotating body are separated from each other, only the rotating shaft may be rotated by the driving force of the first motor.
本発明にかかるクラッチ機構および洗濯機用モータユニットによれば、狭小な配置スペースであっても配置可能であり、また、クラッチの継断状態を直接的に切り替えることが可能なクラッチ機構、および、かかるクラッチ機構を内部に収容した洗濯機用モータユニットを提供することができる。 According to the clutch mechanism and the washing machine motor unit according to the present invention, the clutch mechanism can be arranged even in a narrow arrangement space, and can directly switch the clutch disengagement state, and A motor unit for a washing machine in which such a clutch mechanism is accommodated can be provided.
以下、本発明にかかるクラッチ機構、および該クラッチ機構を備える洗濯機用モータユニットの実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態にかかる洗濯機用モータユニットは渦巻式の全自動電気洗濯機に搭載され、クラッチ機構は衣類の洗濯工程に応じて、パルセータのみを回転させる洗濯動作と、パルセータと回転槽の両方を回転させる脱水動作と、を切り替える。尚、本実施形態における「上」、「下」、および「垂直方向」とは図1に示される上下方向をいう。 Hereinafter, embodiments of a clutch mechanism according to the present invention and a motor unit for a washing machine including the clutch mechanism will be described with reference to the drawings. The motor unit for the washing machine according to the present embodiment is mounted on a spiral type fully automatic electric washing machine, and the clutch mechanism performs both a washing operation for rotating only the pulsator according to the washing process of clothes, and both the pulsator and the rotating tub. Switching between rotating and dehydrating operations. Note that “upper”, “lower”, and “vertical direction” in the present embodiment refer to the vertical direction shown in FIG.
(全体構成)
図1は本実施形態にかかる全自動電気洗濯機90(以下、単に「洗濯機90」という。)の概略構成を示す断面図である。洗濯機90は上面の開口部に開閉可能なカバー92を備える角筒状の筐体91を有し、筐体91の内部には、洗濯兼脱水槽95を構成する有底筒状の内槽95aおよび外槽95bと、洗濯機用モータユニット10(以下、単に「モータユニット10」という。)が収容されている。外槽95bは、緩衝機構を備える吊り棒93により筐体91に吊り下げられ、その底部には洗濯水を外部に排出する排水パイプ94が連結されている。回転槽である内槽95aは外槽95b内において回転可能に支持され、その底面中央にはパルセータ96が設置されている。
(overall structure)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fully automatic electric washing machine 90 (hereinafter simply referred to as “
パルセータ96および内槽95aは、洗濯兼脱水槽95の下方に配置されたモータユニット10に連結されている。モータユニット10の回転軸20は、その先端部が内槽95aの底面を貫通してパルセータ96に接続されており、パルセータ96は回転軸20と一体に回転する。モータユニット10の筒状軸21は、連結部材22を介して内槽95aの下面に連結されており、内槽95aは筒状軸21と一体に回転する。
The
外槽95bの下面にはモータユニット10の固定部材23が取り付けられている。モータユニット10は第一のモータ30を備え、第一のモータ30の第一のロータ31の内側に、回転軸20、筒状軸21、および後述するクラッチ機構40が配置されている。クラッチ機構40は第一のモータ30から筒状軸21への駆動力の伝達を継断することにより内槽95aの回転を制御する。
The fixing
洗濯機90の開口部から衣類が投入され、洗濯機90が洗濯動作を開始すると、図示しない給水管を介して洗濯兼脱水槽95に洗濯水が供給される。その後、第一のモータ30により回転軸20およびパルセータ96が回転駆動され、衣類の洗濯が行われる。この間、筒状軸21および内槽95aへの駆動力の伝達はクラッチ機構40により切断されている。
When clothes are put in from the opening of the
洗濯動作が終了し、洗濯水が外槽95bの排水パイプ94から排出されると、洗濯機90は衣類を脱水する脱水動作に移行する。脱水動作では、第一のモータ30の駆動力はクラッチ機構40により筒状軸21へも伝達され、パルセータ96および内槽95aが一体的に回転する。
When the washing operation is completed and the washing water is discharged from the
(モータユニットの構成)
図2はモータユニット10の外観斜視図である。モータユニット10の備える第一のモータ30は円盤形状のアウターロータ型モータである。第一のモータ30が有する円筒状の第一のロータ31および第一のステータ32の内側に設けられた空間には上述のクラッチ機構40が内蔵されており、第一のモータ30の外部にクラッチ機構40を備える構成に比べて省スペース化が図られている。尚、本発明における「円筒状」とは、有底筒形状やコップ形状を含む、中空の円筒部を少なくとも一部に有する形状を意味している。また、本実施形態における第一のモータ30にはアウターロータ型モータが採用されているが、第一のモータ30をインナーロータ型モータとした場合でも同様の効果を得ることはできる。
(Configuration of motor unit)
FIG. 2 is an external perspective view of the
固定部材23(透過表示)の軸部内周面と筒状軸21の外周面との間にはベアリング24が配置され、筒状軸21の円滑な回転が確保されている。回転軸20の先端部は筒状軸21の開口から露出しており、かかる露出部がパルセータ96に接続されることにより、回転軸20の回転がパルセータ96に伝達される。また、筒状軸21の外周面には図1に示す連結部材22が装着され、筒状軸21の回転は連結部材22を介して内槽95aに伝達される。尚、連結部材22の形状はモータユニット10を適用する洗濯兼脱水槽95の形状に応じて適宜変更可能である。
A
(クラッチ機構の構成)
図3はモータユニット10およびクラッチ機構40の分解斜視図である。第一のモータ30の第一のロータ31の回転中心には円盤形状の第一の回転体41が固定されており、第一のロータ31が回転駆動されることにより、第一の回転体41は第一のロータ31と一体に回転する。
(Configuration of clutch mechanism)
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
クラッチ機構40は、上ケース49aおよび下ケース49bからなるケース49を備え、ケース49の内部には、フランジ部を有する円筒状の部材である第二の回転体42、第二の回転体42をその軸方向に変位させるリフト機構43、第二の回転体42を常時下方へ付勢するコイルバネ44が収容されている。
The
第一の回転体41、第二の回転体42は軸線L上で同軸に配置されている。第一の回転体41と第二の回転体42との対向面には、径方向に延びる複数の突条が周方向等間隔に配置されたクラッチ歯部41a、42aが形成されている。また、上ケース49aにおける、第二の回転体42が軸方向に接触する部分には、同様に、径方向に延びる複数の突条(第二の回転体42側に突出する突起部)が周方向等間隔に配置された固定側歯部45aが形成され、第二の回転体42における固定側歯部45aと対向する部分には、固定側歯部45aと噛合する突起部である被固定側歯部42cが形成されている。
The
リフト機構43は、第二のモータ432と、第二の回転体42を回転可能に支持するフレーム部材431と、第二のモータ432の回転方向に応じて、フレーム部材431を軸方向に変位させるカム機構433と、からなる。
The
第二のモータ432はステッピングモータであり、円筒状の第二のロータ432aおよび第二のステータ432bからなるインナーロータ型モータである。第二のモータ432の第二のロータ432aの内側には、第二の回転体42、フレーム部材431、カム機構433が配置されている。
The
第二のロータ432aは、ケース49の備えるローラー部材49cにより周方向に回転可能に支持されている。ローラー部材49cは、上ケース49aおよび下ケース49bに設けられ、それぞれ周方向等間隔に4つ配置されている。第二のロータ432aの軸受構造に、接触面積が小さく摩擦抵抗が低いローラー部材49cが用いられていることにより、第二のロータ432aをより小さな力で回転させることが可能とされている。尚、ローラー部材49cに代えてボール部材を用いても同様の効果を得ることができる。
The
フレーム部材431は、第二の回転体42を回転可能に支持する内周部431aと、内周部431aを支持する外周部431bと、を備える円筒状の部材である。外周部431bは、内周部431aを常時上方へ付勢するコイルバネ431cを介して内周部431aを軸方向に支持しており、コイルバネ431cが弾性変形することにより内周部431aは、少なくとも被固定側歯部42cの高さ分、外周部431bに対して軸方向に変位可能とされている。
The
ケース49はその内部に、周方向等間隔に立設された4つの固定軸49dを有している。外周部431bは固定軸49dが挿通されることによりその周方向角度が固定されており、また、内周部431aは外周部431bに嵌合されることによりその周方向位置が固定されている。これにより、フレーム部材431は全体として周方向に回転不能にケース49に支持される。
The
筒状軸21の下端部には、その外周面にスプライン部21aが設けられている。第二の回転体42の内周面42bには、スプライン部21aの突条に対応する縦溝が刻まれている。筒状軸21が第二の回転体42に挿通され、第二の回転体42の内周面42bとスプライン部21aとが噛合することにより、第二の回転体42はスプライン部21aの範囲において筒状軸21を軸方向に摺動でき、また、第二の回転体42と筒状軸21とが周方向に一体に回転するようになる。
A
回転軸20の下端近傍部には、その外周面にセレーション部20aが設けられている。第一の回転体41の軸受41bには、セレーション部20aの突条に対応する縦溝が刻まれている。セレーション部20aが軸受41bに挿通され、セレーション部20aと軸受41bとが噛合することにより、第一の回転体41と回転軸20とは周方向に一体に回転する。
In the vicinity of the lower end of the
(リフト機構の動作)
図4および図5はリフト機構43におけるフレーム部材431の昇降動作の説明図である。尚、図4においてフレーム部材431の外周部431bは透過表示されている。図5は図2のA−A位置における断面図である。クラッチ機構40による駆動力の継断は、第二の回転体42を支持するフレーム部材431を昇降させることにより、第二の回転体42の軸方向位置を変位させ、第二の回転体42と第一の回転体41のクラッチ歯部41a、42aを係合(継状態)および離間(断状態)させることにより行う。
(Operation of lift mechanism)
4 and 5 are explanatory views of the lifting and lowering operation of the
本実施形態におけるカム機構433は、フレーム部材431(外周部431b)の外周面に設けられたカムフォロアーである突起部433aと、突起部433aが嵌入される、第二のロータ432aの内周面に設けられた螺旋状のカム溝433bと、から構成されている。尚、突起部433aは、かかる外周面の周方向における対称位置に一対設けられている。本実施形態における突起部433aはローラーとなっており、突起部433aとカム溝433bとの接触抵抗が低減されている。
In the present embodiment, the
カム機構433は、第二のロータ432aが図4視時計回りに回転することによりフレーム部材431を上昇させ(図4(a)、図5(a))、第二のロータ432aが図4視反時計回りに回転することによりフレーム部材431を下降させる(図4(b)、図5(b))。
The
本実施形態においては、クラッチ機構40の駆動源である第二のモータ432として、両方向に回転可能なステッピングモータが用いられていることにより、その回転方向を指定してクラッチ機構40を所望の状態に直接的に切り替えることが可能とされている。
In the present embodiment, a stepping motor that can rotate in both directions is used as the
また、ステッピングモータは、ステップ数により回転角度を制御可能であることから、フレーム部材431の昇降状態を検知するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を別途備える必要がない。これにより部品点数が抑えられ、クラッチ機構40の小型化が図られている。本実施形態におけるクラッチ機構40は第一のモータ30に内蔵されている関係上、故障時の修理や交換が煩雑となるおそれがある。そのため、接触部品が少なく比較的信頼性の高いステッピングモータを用い、さらに部品点数を削減することによりクラッチ機構40の故障率を低減している。また、本実施形態におけるクラッチ機構40の外形は円盤形状であり、径方向に突出した部分がないことから、第一のロータ31および第一のステータ32の内側に配置するのに好適である。
Further, since the rotation angle of the stepping motor can be controlled by the number of steps, it is not necessary to separately provide a mechanism for detecting the raising / lowering state of the
図4(a)および図5(a)は、洗濯機90の洗濯動作時におけるリフト機構43の状態を示している。洗濯動作時におけるクラッチ機構40は断状態にある。クラッチ機構40が断状態のときのリフト機構43は、フレーム部材431が上昇後の位置にあり、第二の回転体42もフレーム部材431により持ち上げられ、第一の回転体41から離間している。よって、第一の回転体41と第二の回転体42のクラッチ歯部41a、42aの噛合は解除状態にあり、第一のモータ30の駆動力は第二の回転体42以降へは伝達されない。
4A and 5A show the state of the
図4(b)および図5(b)は、洗濯機90の脱水動作時におけるリフト機構43の状態を示している。脱水動作時におけるクラッチ機構40は継状態にある。クラッチ機構40が継状態のときのリフト機構43は、フレーム部材431が下降した位置にあり、第二の回転体42もコイルバネ44により下方に付勢され、フレーム部材431とともに下降している。これにより、第一の回転体41と第二の回転体42のクラッチ歯部41a、42aが噛合し、第一のモータ30の駆動力が内槽95aへ伝達される。つまり、クラッチ歯部41a、42aが噛合することにより、第一のモータ30の駆動力は、第一のロータ31、第一の回転体41、第二の回転体42、筒状軸21、連結部材22を介して内槽95aへと伝達され、内槽95aが回転する。
4B and 5B show the state of the
尚、回転軸20は第一の回転体41に固定され、第一の回転体41と一体に回転することから、回転軸20に接続されたパルセータ96は、常に第一のモータ30とともに回転する。すなわち、第一のモータ30の駆動力は、クラッチ歯部41a、42aの噛合状態にかかわらず、第一の回転体41、回転軸20を介してパルセータ96に伝達されることから、パルセータ96は洗濯機90の洗濯動作および脱水動作のいずれの場合においても回転する。
Since the
(洗濯動作時における内槽固定構造)
以下、図5を用いて洗濯動作時における内槽固定構造について説明する。洗濯機90の洗濯動作時(クラッチ機構40を断状態としたとき)は、摩擦による第二の回転体42の連れ回りや洗濯水の水流などにより内槽95aが回転してしまうことを防止する必要がある。そのため、クラッチ機構40は、上ケース49aに固定側歯部45aを、第二の回転体42に被固定側歯部42cを備えており、第二の回転体42が第一の回転体41から離間したときには、固定側歯部45aと被固定側歯部42cとを噛合させることにより、上ケース49aに第二の回転体42の回転を係止させ、内槽95aを周方向に固定する。
(Inner tub fixing structure during washing operation)
Hereinafter, the inner tub fixing structure during the washing operation will be described with reference to FIG. During the washing operation of the washing machine 90 (when the
ここで、固定側歯部45aと被固定側歯部42cとが互いに噛合わず、その頂点同士が突き当たった状態となった場合、内槽95aの固定効果を得ることができないばかりか、フレーム部材431が上昇できず第二のモータ432が脱調を起こすおそれがある。特に本実施形態のクラッチ機構40は、フレーム部材431の昇降状態を判別するための機構や、モータ回転数のフィードバック機構を備えておらず、第二のモータ432に所定ステップ+α分のパルスを与えることでクラッチの継断操作が完遂されたものと判断していることから、第二のモータ432の脱調がモータユニット10の動作不良に直結し得る。さらに、第二の回転体42を上昇させる力がリフト機構43へのストレスとなり、リフト機構43の破損を招くおそれもある。
Here, when the fixed
本実施形態におけるフレーム部材431の外周部431bは、コイルバネ431cを介して内周部431aを軸方向に支持している。上で述べたように、内周部431aはコイルバネ431cが弾性変形することにより少なくとも被固定側歯部42cの高さ分、外周部431bに対して軸方向に変位可能とされている。これにより、固定側歯部45aおよび被固定側歯部42cの頂点同士が突き当たった場合でも、内周部431aが外周部431bに対して一時的に下方に変位することで、外周部431bを離間時の位置まで移動させることができる。その後、第二の回転体42が周方向に僅かに回転し、固定側歯部45aおよび被固定側歯部42cの頂点同士が突き当たった状態が解消したときに、内周部431aはコイルバネ431cの付勢力により上方(固定側歯部45a側の初期位置)に戻り、固定側歯部45aと被固定側歯部42cとが噛合する。上記構成とすることにより、クラッチ機構40を断状態としたときの第二のモータ432の脱調やリフト機構43の破損を回避できるとともに、内槽95aの回転を抑制することが可能とされている。
The outer
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10 モータユニット
20 回転軸
21 筒状軸
30 第一のモータ
31 第一のロータ
32 第一のステータ
40 クラッチ機構
41 第一の回転体
41b 軸受
42 第二の回転体
42b 内周面
42c 被固定側歯部
43 リフト機構
431 フレーム部材
431a 内周部
431b 外周部
431c コイルバネ
432 第二のモータ
432a 第二のロータ
432b 第二のステータ
433 カム機構
433a 突起部
433b カム溝
44 コイルバネ
45a 固定側歯部
49 ケース
49a 上ケース
49b 下ケース
49c ローラー部材
49d 固定軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第二の回転体を軸方向に変位させ、該第二の回転体と前記第一の回転体との係合・離間を切り替えるリフト機構と、
前記第二の回転体と前記リフト機構とが収容されるケースと、を備え、
前記リフト機構は、両方向に回転可能な第二のモータを備え、
前記第二のモータは、円筒状の第二のロータおよび第二のステータを備え、
前記第二の回転体は、前記第二のロータおよび前記第二のステータの内側に配置されていることを特徴とするクラッチ機構。 A first rotating body and a second rotating body which are arranged on the same axis and engageable with each other;
A lift mechanism for displacing the second rotating body in the axial direction and switching engagement / separation between the second rotating body and the first rotating body;
A case in which the second rotating body and the lift mechanism are accommodated,
The lift mechanism includes a second motor rotatable in both directions,
The second motor includes a cylindrical second rotor and a second stator,
The clutch mechanism, wherein the second rotating body is disposed inside the second rotor and the second stator.
前記第二の回転体を回転可能に支持するフレーム部材と、
前記第二のモータの回転方向に応じて前記フレーム部材を軸方向に変位させるカム機構と、を備え、
前記第二のロータおよび前記第二のステータの内側にはさらに、前記フレーム部材および前記カム機構が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のクラッチ機構。 The lift mechanism further includes
A frame member that rotatably supports the second rotating body;
A cam mechanism for displacing the frame member in the axial direction according to the rotation direction of the second motor,
The clutch mechanism according to claim 1, wherein the frame member and the cam mechanism are further arranged inside the second rotor and the second stator.
前記フレーム部材は前記ケースに周方向に回転不能に支持され、
前記カム機構は、前記フレーム部材の外周面に設けられたカムフォロアーである突起部と、該突起部が嵌入される、前記第二のロータの内周面に設けられた螺旋状のカム溝と、からなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のクラッチ機構。 The second motor is an inner rotor type motor,
The frame member is supported by the case so as not to rotate in the circumferential direction,
The cam mechanism includes a protrusion that is a cam follower provided on the outer peripheral surface of the frame member, and a spiral cam groove provided on the inner peripheral surface of the second rotor into which the protrusion is inserted. The clutch mechanism according to claim 2 or 3, characterized by comprising:
前記第二の回転体における前記固定側歯部と対向する部分には、該固定側歯部と噛合する被固定側歯部が形成され、
前記第二の回転体はその離間位置において、前記固定側歯部と前記被固定側歯部とが噛合することにより前記ケースに回転不能に係止され、
前記フレーム部材は、
前記第二の回転体を支持する内周部と、
前記内周部を支持する外周部と、を備える円筒状の部材であり、
前記外周部は付勢部材を介して前記内周部を軸方向に支持し、
前記内周部は前記付勢部材により、少なくとも前記被固定側歯部の高さ分、前記外周部に対して軸方向に変位可能であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のクラッチ機構。 In the case, in the portion where the second rotating body spaced apart from the first rotating body contacts in the axial direction, a fixed side tooth portion protruding toward the second rotating body side is formed,
In the portion facing the fixed side tooth portion in the second rotating body, a fixed side tooth portion meshing with the fixed side tooth portion is formed,
The second rotating body is non-rotatably locked to the case by meshing the fixed side tooth portion and the fixed side tooth portion at the separated position,
The frame member is
An inner periphery supporting the second rotating body;
A cylindrical member provided with an outer peripheral part that supports the inner peripheral part,
The outer peripheral portion supports the inner peripheral portion in the axial direction via a biasing member,
The said inner peripheral part can be displaced to the axial direction with respect to the said outer peripheral part at least by the height of the said fixed side tooth | gear part by the said urging | biasing member, Any one of Claim 2-5 The clutch mechanism according to claim 1.
前記第一のモータは円筒状の第一のロータおよび第一のステータを有し、
前記第一のロータおよび前記第一のステータの内側には、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のクラッチ機構が配置され、
前記第一の回転体は、前記第一のモータにより回転駆動されることを特徴とする洗濯機用モータユニット。 With a first motor,
The first motor has a cylindrical first rotor and a first stator,
The clutch mechanism according to any one of claims 1 to 6 is disposed inside the first rotor and the first stator,
The first rotating body is driven to rotate by the first motor.
前記回転軸は、外周面にスプライン部が形成された筒状軸に挿通され、
前記回転軸の先端部は前記筒状軸から露出し、
前記第二の回転体は、前記スプライン部に嵌合されることにより、該スプライン部の軸方向に移動可能であり、かつ、該筒状軸と周方向に一体に回転し、
前記第一の回転体と前記第二の回転体の係合時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸および前記筒状軸が回転し、
前記第一の回転体と前記第二の回転体の離間時には、前記第一のモータの駆動力により前記回転軸のみが回転することを特徴とする請求項7に記載の洗濯機用モータユニット。 A rotating shaft that rotates integrally with the first rotating body is erected at the rotation center of the first rotating body,
The rotating shaft is inserted through a cylindrical shaft having a spline portion formed on the outer peripheral surface,
The tip of the rotating shaft is exposed from the cylindrical shaft,
The second rotating body is movable in the axial direction of the spline portion by being fitted to the spline portion, and rotates integrally with the cylindrical shaft in the circumferential direction,
When the first rotating body and the second rotating body are engaged, the rotating shaft and the cylindrical shaft are rotated by the driving force of the first motor,
8. The washing machine motor unit according to claim 7, wherein when the first rotating body and the second rotating body are separated from each other, only the rotating shaft is rotated by the driving force of the first motor.
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