(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記スイッチ接片の短手方向の端面のうち前記溝部の底面に当接する側の端面は、前記スイッチ接片の長手方向の全長にわたって凹凸のない平坦面であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ機構。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
弾性を有する薄板状の金属片などの接点部材を用いたスイッチ機構においては、組み込み時における接点部材の傾きや、弾性変形による接触および離間を繰り返すことによる接点部材の位置精度の劣化を防ぐため、接点部材はその支持部に強固に固定されている必要がある。
【0005】
装置の小型化の要請やその他設計上の制約などにより、接点部材の支持部の大きさが制限され、接点部材の支持範囲をその長手方向に十分に確保できないことがある。このような場合の措置としては、接点部材と支持部とをインサート成形により一体化させる方法や、接点部材の短手方向(高さ方向)に凸状または凹状の位置決め部を設け、該位置決め部を支持部に圧入することにより固定する方法などが考えられる。
【0006】
しかし、接点部材とその支持部とをインサート成形する場合、専用の金型や専属の作業者が必要となることからコスト面において不利となる。また、接点部材の短手方向に突出した位置決め部を設ける場合、支持部にも同方向に余剰領域が必要となり、さらに、接点部材の材料取りにおける歩留りが悪くなるという問題がある。一方、十分な圧入力が得られる大きさの切欠きを接点部材に設けて位置決め部とする場合、接点部材の強度が低下し、折損や部品寿命の低下を招くおそれがある。
【0007】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、インサート成形によらず、薄板状の接点部材を狭小な支持範囲で強固に支持することができるスイッチ機構およびこれを備えるモータユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明のスイッチ機構は、薄板状の接点部材であるスイッチ接片と、前記スイッチ接片を支持する支持部と、を有し、前記スイッチ接片は長手方向の一端である基端部が前記支持部に形成された溝部に保持され、前記基端部の前記長手方向の端面には該長手方向に突出した楔状部が形成され、前記楔状部に対向する前記溝部の内面には前記楔状部と相補的な形状を有する係止部が形成され、前記基端部の厚み方向の一面には該厚み方向に張り出した位置決め部が形成され、前記溝部の長手方向の一部には溝幅が広くされた拡幅部が形成され、前記位置決め部は前記拡幅部に圧入されていることを要旨とする。
【0009】
スイッチ接片の位置精度を維持するためには、スイッチ接片の長手方向への変位、短手方向(高さ方向)および厚み方向への傾倒を阻止する必要がある。本発明においては、スイッチ接片が支持部に形成された溝部に保持されることによりスイッチ接片の厚み方向への傾倒が阻止され、また、スイッチ接片の基端部の端面に形成された楔状部が溝部の対向面に係止され、基端部の厚み方向に張り出した位置決め部が溝部の拡径部に圧入されることにより、スイッチ接片の長手方向の変位が阻止されるとともに短手方向への傾倒が阻止される。
【0010】
また、本発明においては、スイッチ接片の位置決め部が基端部の短手方向ではなく厚み方向に張り出していることから、位置決め部として基端部に切欠きを設けることによる強度低下のおそれがなく、また、基端部の高さ方向に突出した位置決め部に対応する受部を支持部に設ける必要もない。これにより、スイッチ接片の強度を維持しつつ、支持部の小型化を図ることが可能となる。
【0011】
また、前記スイッチ接片の短手方向の端面のうち前記溝部の底面に当接する側の端面は、前記スイッチ接片の長手方向の全長にわたって凹凸のない平坦面である構成としても良い。
【0012】
本発明のスイッチ接片は短手方向に凸状または凹状の位置決め部を設ける必要がないことから、スイッチ接片をこのような形状とすることが可能となる。
【0013】
また、本発明のモータユニットは、駆動源であるモータと、前記モータの駆動力を出力部材に伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段による動力の伝達を継断するクラッチ機構と、前記出力部材の回動に連動して回動するカム体と、本発明にかかるスイッチ機構と、を備えるモータユニットであって、前記スイッチ機構は前記スイッチ接片とさらに他の接点部材とを有し、前記スイッチ接片および前記他の接点部材のいずれか一方は前記カム体の外周面に摺接し、前記カム体が回動することにより前記スイッチ接片と前記他の接点部材との接触および離間が切り替えられ、前記スイッチ接片と前記他の接点部材とが離間した状態においては、前記クラッチ機構への電力の供給は維持され前記動力伝達手段による動力の伝達は継状態に保たれつつ、前記モータへの電力の供給は遮断されることを要旨とする。
【0014】
また、上記モータユニットは、前記クラッチ機構はヒンジ型ソレノイドを備え、前記ヒンジ型ソレノイドは、外周にコイルが巻装された棒状の固定鉄心と、支軸に揺動可能に支持され前記コイルが励磁されることにより前記固定鉄心に吸引される板状の揺動部材と、を備え、前記動力伝達手段は複数の歯車からなる減速歯車列を有し、前記揺動部材は断面略L字状の磁性体からなり、前記減速歯車列は、同軸上に配置された一の歯車と他の歯車とを有し、前記一の歯車は前記他の歯車から軸方向に離間する方向に常時付勢され、
前記固定鉄心は前記コイルの軸方向外側に突出した端部である凸部を有し、前記揺動部材は、
前記揺動部材の前記凸部側の面である吸着面が前記凸部に吸着されることにより、前記吸着面に直交する方向に延びる部位が前記一の歯車を前記付勢方向に逆行する方向に押動し、前記一の歯車の軸方向位置を前記他の歯車と対向面が当接する位置に変位させ、前記一の歯車は前記他の歯車と対向面が当接することにより前記他の歯車と周方向に一体的に回転する構成としても良い。
【0015】
本発明にかかるスイッチ機構を備えることにより、スイッチ接片の支持部を小型化しつつ、モータへの電力経路の継断精度を維持することが可能となる。
【0016】
また、本発明のモータユニットは換気扇のシャッター開閉機構に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明にかかるスイッチ機構によれば、インサート成形によらず、薄板状の接点部材を狭小な支持範囲で強固に支持することができるスイッチ機構およびこれを備えるモータユニットを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明にかかるクラッチ機構付きモータユニットの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態におけるモータユニット1は、換気扇の開口部に設けられたルーバ状シャッターの開閉操作に用いられるモータユニットである。尚、以下の説明における「上」とは
図1におけるカバー6側をいい、「下」とはモータケース5側をいう。「垂直」とは
図1における上下方向をいい、「水平」とは該垂直方向に直交する方向をいう。
【0020】
(動力伝達手段)
図1および
図2に示されるように、本実施形態にかかるモータユニット1は、駆動源であるモータMの駆動力を、出力部材である巻取部材3へと伝達する減速歯車列2を有している。巻取部材3にはワイヤWの一端が連結されており、ワイヤWの他端は図示しないルーバ状シャッターの開閉軸に連結されている。巻取部材3がモータMの駆動力を受けて
図1の矢印A方向に回転することにより、ワイヤWは巻取部材3に巻き取られ、シャッターが開放される。
【0021】
以下、本実施形態における動力伝達手段についてより具体的に説明する。モータケース5内におけるモータMのモータピニオンMpの径方向外側には、動力伝達手段である減速歯車列2を構成する第1歯車21、第2歯車22、第3歯車23、第4歯車24、および出力軸25が配置されている。第1歯車21〜第4歯車24は、モータMのステータコアを兼ねる区画壁51に立設されたシャフトS1〜S4にそれぞれ回転可能に支持されている。出力軸25は、その下端部に形成された支軸部254が、コイルボビン54の上面に形成された円筒状の軸受部541に回転可能に支持されている。尚、軸受部541は区画壁51を上方に貫通してモータケース5内に突出している。
【0022】
第1歯車21は、同軸上に配置された小径歯車部212と大径歯車部211の二つの歯車部材により構成されている。第2歯車22、第3歯車23、および第4歯車24は、それぞれ大径歯車部221〜241と小径歯車部222〜242とが軸方向に重ねられ一体的に成形された歯車部材である。出力軸25の歯車部251は支軸部254の上側に形成されている。
【0023】
第1歯車21を構成する小径歯車部212と大径歯車部211との間には、スプリングSpが配設されている。小径歯車部212はスプリングSpにより常時上方へと付勢されることにより大径歯車部211と軸方向に離間している。尚、これら小径歯車部212と大径歯車部211は後述するソレノイド8により連結され、周方向に一体的に回転することとなる。また、シャフトS1における大径歯車部211の下側には、モータMの逆回転を阻止する逆回転防止レバー27が配設されている。
【0024】
モータMのモータピニオンMpは第1歯車21の大径歯車部211に噛合している。第1歯車21の小径歯車部212は第2歯車22の大径歯車部221に、第2歯車22の小径歯車部222は第3歯車23の大径歯車部231に、第3歯車23の小径歯車部232は第4歯車24の大径歯車部241に、第4歯車24の小径歯車部242は出力軸25の歯車部251にそれぞれ噛合している。
【0025】
出力軸25の歯車部251の上側には、ケース4の底壁部41を貫通して大径部252が形成されており、大径部252にはカム体74が回り止めされた状態で取り付けられている。大径部252の上側にはカバー6の上壁部60に設けられた開口61を貫通して小径部253が形成されており、小径部253にはワイヤWの巻取部材3が回り止めされた状態で取り付けられている。このようにしてモータMの駆動力は減速歯車列2を介して巻取部材3へと伝達される。
【0026】
(クラッチ機構)
図3および
図4に示されるように、本実施形態におけるクラッチ機構7は、電磁石81および揺動部材89を有するヒンジ型ソレノイドであるソレノイド8と、小径歯車部212および大径歯車部211からなる第1歯車21と、これら小径歯車部212および大径歯車部211の間に配設されたスプリングSpと、により構成されている。
【0027】
第1歯車21を構成する小径歯車部212は、上側に歯車部212a、下側に該歯車部212aよりも大径の基台部212bが一体的に形成されており、基台部212bの下面の周縁には、下方へ突出する複数の突起部212cが周方向に所定間隔で設けられている。大径歯車部211における突起部212cに対向する位置には、突起部212cが挿入される貫通孔211aが突起部212cと同数同間隔で設けられている。小径歯車部212と大径歯車部211との対向面が当接することにより突起部212cが貫通孔211aに挿入され、小径歯車部212と大径歯車部211は周方向に一体的に回転する状態となる。
【0028】
揺動部材89は、磁性材料からなる板状部材を長手方向における途中位置で屈曲させた断面略L字状の部材であり、屈曲部893を挟んで一方側が第1歯車21の小径歯車部212を押動する当接部891aを備える水平部891であり、他方側が、磁化された固定鉄心86に吸引される垂直部892となっている。
【0029】
垂直部892における水平部891側端部の両側部には、後述する支軸部831aに掛け止められる掛け止め部894が設けられている。揺動部材89は掛け止め部894を支点として支軸部831aに揺動可能に支持されている。
【0030】
コイル85が励磁されると、磁化された固定鉄心86に揺動部材89の垂直部892が吸着され、連動して水平部891の当接部891aが下方へと変位する。一方、コイル85が消磁され、固定鉄心86の吸引力が消失すると、揺動部材89の水平部891がスプリングSpの付勢力により第1歯車21の小径部253とともに上方へ押し上げられ、連動して垂直部892が固定鉄心86から離間する。
【0031】
図4に示すように、小径歯車部212がスプリングSpに付勢されて大径歯車部211から軸方向に離間しているときは、モータMの駆動力は大径歯車部211から小径歯車部212へは伝達されない。つまり、モータMの駆動力は第1歯車21により遮断される。ソレノイド8に電力が供給され、磁化された固定鉄心86に揺動部材89の垂直部892が吸着されると、水平部891の当接部891aが小径歯車部212をスプリングSpの付勢力に抗して押動する。当接部891aに押動されることにより小径歯車部212は下方へ変位し、小径歯車部212と大径歯車部211との対向面が当接すると、小径歯車部212の突起部212cが大径歯車部211の貫通孔211aに挿入される。これによりモータMの駆動力は大径歯車部211から小径歯車部212へ伝達されるようになり、モータMの駆動力が減速歯車列2を介して巻取部材3に伝達される。
【0032】
電磁石81は、外周にコイル85が巻装されたボビン82と、ボビン82に挿通された円柱形状の固定鉄心86と、ボビン82の支持部材83とを有している。ボビン82は、円筒状の軸部821と、軸部821の長手方向の一端と他端に設けられたフランジ部822、823とを有しており、コイル85は軸部821の外周に巻回されている。ボビン82は、支持部材83の台部831にフランジ部822、823の平坦な底面を当接させて支持部材83に載置されている。
【0033】
支持部材83の台部831は、ボビン82の下側をボビン82の軸方向と平行に延びており、台部831の先端部に設けられた支軸部831aを、ボビン82のフランジ部823よりも、揺動部材89の垂直部892側に突出させている。
【0034】
ボビン82のフランジ部823の下部には端子支持部824が設けられており、この端子支持部824は、フランジ部823から離れた位置で柱状の端子84を支持している。端子84には、ボビン82の外周に巻き付けられたコイル85の図示しない一端と他端がそれぞれ絡げられている。
【0035】
ボビン82の内部には、固定鉄心86が圧入される挿通孔82aが、軸部821と、フランジ部822、823とを貫通して設けられている。挿通孔82aに圧入された固定鉄心86の後端部86bは、支持部材83の壁部832を貫通して突出しており、かかる後端部86bがかしめられることにより、固定鉄心86は壁部832に固定されている。
【0036】
固定鉄心86の材料は純鉄および軟鉄のどちらでも良い。純鉄のほうが軟鉄よりも残留磁荷が少ないため、本実施形態においては純鉄が採用されている。尚、純鉄および軟鉄のいずれを採用する場合においても、固定鉄心86を製造するに当たり焼きなましが行われる。
【0037】
固定鉄心86の先端はボビン82から揺動部材89側に突出した凸部86aとなっている。凸部86a端面の中央には孔部862が形成されている。孔部862は凸部86aの端面から、固定鉄心86の長手方向における途中まで形成されており、この孔部862には、非磁性材料からなるスペーサ88が圧入されている。スペーサ88は、長手方向の全長にわたって同じ外径を有する円柱形状の部材である。スペーサ88は、長手方向の一端である端面88aを凸部86aから揺動部材89側に突出させている。
【0038】
コイル85が励磁されることにより揺動部材89の垂直部892は磁化された凸部86aに吸引され、スペーサ88の端面88aに当接する。つまり、コイル85が励磁されることにより垂直部892は凸部86aに接近するが、スペーサ88が介在することにより直接凸部86aには接触しない。これは、ソレノイド8が直流電流を使用していることにより、その残留磁荷が揺動部材89の離間を妨げること防ぐための方策である。
【0039】
(基板)
図5に示すように、ソレノイド8の端子支持部824に支持された端子84は、基板100に設けられた貫通孔T1、T2(
図6参照)を貫通し、基板100の上面に設けられた配線に半田付けされている。基板100には、その他、モータMから延びる端子Maが挿入される挿入孔M1、電源供給線120、121の端子120a、121aとの接続孔L1、L2が設けられている。
【0040】
基板100の略中央には、ソレノイド8との干渉を避けるための貫通孔102が形成されており、ソレノイド8はかかる貫通孔102内に配置されている。
【0041】
基板100の下面には、交流電源を直流電源に変換するブリッジダイオード110と、バリスタ111と、ヒューズ112とが取り付けられている。
【0042】
(スイッチ機構)
ケース4には、モータMのオン/オフを切り替えるスイッチ機構70が設けられている。スイッチ機構70は、リーフスイッチ71と、リーフスイッチ71を支持する支持部45と、リーフスイッチ71のオン/オフを切り替えるカム体74と、からなる。リーフスイッチ71は、弾性を有する薄板状の金属片からなるスイッチ接片である可動接片72および固定接片73により構成されている。
【0043】
カム体74は、平面視円弧状を成すカム面741を有しており、周方向における一部には、外周面が径方向内側に窪んだ凹面742が形成されている。可動接片72における長手方向の一端にはカム体74側に向かって屈曲した接触部722が形成されており、接触部722はカム体74の外周面に摺接している。可動接片72における長手方向の他端である基端部721は、ケース4の支持部45に形成された溝部451に差し込まれている。基端部721が溝部451に挟持されることにより、可動接片72の厚み方向への傾倒が阻止されている。
【0044】
図7は支持部45部分を拡大した平面図であり、
図8は基端部721および溝部451の上下方向断面図である。
図7および
図8に示すように、基端部721の長手方向の端面には該長手方向に突出した楔状部724が形成されており、楔状部724は溝部451に圧入されている。楔状部724は、長手方向に平行に延びる平坦面と、該平坦面の端から下方に向かって突出幅が小さくなる傾斜面と、からなる。楔状部724に対向する溝部451の内面には楔状部724と相補的な形状を有する係止部451bが形成されている。楔状部724と係止部451bとが係合することにより、基端部721は溝部451の開口部側(上方)へ変位することが阻止されている。また、基端部721の下面は溝部451の底面に当接している。
【0045】
本実施形態においては、互いに係合する楔状部724および係止部451bが一組だけ設けられているが、これらは複数組設けられていても良く、また楔状部724と係止部451bの具体的な形状も本実施形態のものに限定されない。要は、溝部451への圧入が可能であり、圧入後に互いに係合する形状であれば良い。本実施形態のように基端部721の下面が溝部451の底面に当接する構成の場合は、基端部721が溝部451の開口部側(上方)へ変位することを特に阻止する必要があるため、圧入力よりも抜去力の方が大きくなる形状が好ましい。
【0046】
基端部721の厚み方向の一面には該厚み方向に張り出した位置決め部725が形成されている。位置決め部725は、上下方向に延びる二辺にスリットが入れられ、切り起こしにより面にブリッジ状のアールがつけられた形状とされている。溝部451の長手方向の一部には溝幅が段状に広くされた拡幅部451aが形成されており、位置決め部725は拡幅部451aに圧入されている。
【0047】
位置決め部725と拡幅部451aは、基端部721の長手方向における対向面に締め代が設けられている。位置決め部725が拡幅部451aに圧入されることにより、可動接片72の長手方向への変位が阻止されるとともに、上記楔状部724の係合とあいまって、可動接片72の上下方向への傾倒も阻止されている。
【0048】
尚、可動接片72の下面は、長手方向の全長にわたって凹凸のない平坦面とされている。
【0049】
スイッチ機構70は、可動接片72の位置決め部725を基端部721の短手方向ではなく厚み方向に形成していることから、基端部721に切欠きを設けて位置決め部とする場合のような強度低下のおそれがなく、また、位置決め部を基端部721の短手方向に突出させる場合のように支持部45側に受部を設ける必要もない。これにより、インサート成形によることなく、可動接片72の強度を維持しつつ、支持部45の小型化が図られている。
【0050】
可動接片72のカム体74側の反対側には、固定接片73が配置されており、固定接片73の長手方向の一端には、可動接片72側に向かって屈曲した接触部732が設けられている。
【0051】
可動接片72は、接触部722がカム面741に摺接すると、接触部722がカム面741に押圧され、固定接片73側に弾性変形する。これにより、可動接片72が固定接片73の接触部732に接触し、リーフスイッチ71がオン状態とされる。
【0052】
溝部451に差し込まれた可動接片72の基端部721には、基板100側に延びる端子部723が設けられている。端子部723は、基板100に設けられた貫通孔101e(
図6参照)を貫通し、基板100に設けられた配線に半田付けされている。
【0053】
固定接片73の長手方向の他端部731は、ケース4の支持部45に設けられた保持溝452に差し込まれており、この保持溝452に差し込まれた部分には、モータMから延びる端子Mbが接続される接続部733が設けられている。接続部733の先端部には、端子Mbが挿入される貫通孔733aが形成されている。
【0054】
スイッチ機構70は、可動接片72の接触部722が、カム体74の凹面742に摺接して、可動接片72が固定接片73の接触部732から離れた状態になると、モータMへの通電が遮断されるようになっている。
【0055】
(動作)
以下、本実施形態におけるモータユニット1の動作を換気扇の使用状態に基づいて説明する。
【0056】
換気扇が使用されていない状態においては、モータユニット1には電力は供給されていない。この状態におけるリーフスイッチ71の可動接片72は、接触部722がカム面741に押圧され、固定接片73の接触部732に接触した状態にある。
【0057】
換気扇のスイッチが入れられると、電源供給線120、121を介してモータユニット1に電力が供給され、モータMが駆動する。この際、シャフトS1に設けられた逆回転防止レバー27によりモータピニオンMpの逆回転は阻止され、モータピニオンMpはシャッターを開放する方向にのみ回転する。
【0058】
モータMの駆動と同時に、ソレノイド8にはブリッジダイオード110から直流電圧が供給され、コイル85が励磁されることにより磁化された固定鉄心86に揺動部材89の垂直部892が吸着される。垂直部892が固定鉄心86側に変位することにより、水平部891の当接部891aは小径歯車部212をスプリングSpの付勢力に抗して大径歯車部211側に押動する。
【0059】
小径歯車部212が押動され、その対向面が大径歯車部211に当接することにより、小径歯車部212の突起部212cが大径歯車部211の貫通孔211aに挿入され、これら小径歯車部212および大径歯車部211は周方向に一体的に回転する連結状態となる。これにより、モータMの駆動力は減速歯車列2を介して巻取部材3に伝達され、巻取部材3がワイヤWを巻き取る方向に回転し、換気扇のシャッターが開放される。
【0060】
巻取部材3が所定角度回転すると、出力軸25を介して巻取部材3と一体に回転するカム体74の凹面742に可動接片72の接触部722が摺接する。接触部722が凹面742に摺接することにより、可動接片72は固定接片73から離間し、モータMへの電源供給が遮断される。
【0061】
モータMへの電源供給が遮断されることにより、モータMは駆動を停止し、巻取部材3の回転も停止する。一方、この時点ではソレノイド8への通電は維持されているため、小径歯車部212と大径歯車部211は連結状態にある。つまり、モータピニオンMpと巻取部材3との間の動力伝達路は維持された状態にある。また、上述のように、換気扇のシャッターが閉塞される方向へのモータピニオンMpの回転(逆回転)は、シャフトS1に設けられた逆回転防止レバー27により阻止されている。よって、電源が遮断されたことによりモータMが停止していても、換気扇のシャッターは開放された状態に維持される。
【0062】
換気扇のスイッチが切られると、モータユニット1への電力の供給が断たれ、ソレノイド8への通電も停止される。これにより固定鉄心86の磁化も停止され、固定鉄心86が垂直部892を吸引する力も消失する。
【0063】
固定鉄心86の吸引力が消失すると、小径歯車部212はスプリングSpの付勢力により揺動部材89の水平部891を上方に押し上げる。その結果、小径歯車部212の突起部212cは、大径歯車部211の貫通孔211aから引き抜かれ、小径歯車部212と大径歯車部211との連結が解除される。尚、水平部891が押し上げられることにより、揺動部材89の垂直部892は固定鉄心86から離れる方向に変位することとなる。
【0064】
巻取部材3には、ワイヤWを介して、換気扇のシャッターを閉塞する方向に巻取部材3を回転させる力が加えられている。小径歯車部212と大径歯車部211との連結が解除され、回転部材3のシャッター閉塞方向への回転を阻止する力が消失すると、回転部材3から第1歯車21の小径歯車部212までが空転し、換気扇のシャッターが閉塞される。
【0065】
巻取部材3がシャッター閉塞方向に回転すると、出力軸25を介してカム体74も同方向に同角度回転する。これにより、リーフスイッチ71の可動接片72も、接触部722がカム面741に押圧され、固定接片73の接触部732に接触した状態に復帰する。
【0066】
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。