限定自由移動ポンプ羽根車カプリング装置
【課題】ポンプモータの回転子シャフトに羽根車を結合する限定自由移動のカプリング装置、及びこのカプリング装置を組み込んだポンプモータを提供する。
【解決手段】カプリング装置10は、回転軸Ａ周りで相対的角度変位するよう軸方向に係合された第１部分20及び第２部分22と、それらの部分に係合して前記相対的角度変位を防止する２つの球状結合部材24を備え、それらの部分の一方は、回転子12のシャフトに、他方は羽根車14に設けられ、第１部分は半径方向突出する２つの離間結合部材アーム30を含み、第２部分は回転軸Ａと同軸的に延びる円筒壁66を含み、円筒壁に２つの離間弓形チャンネル50が形成される。各結合部材は各弓形チャンネルに受け入れられ半径方向に突出し弓形チャンネルの両端の間で自由移動できる。第１部分が第２部分に対して回転するとき結合部材アームが結合部材に係合しこれを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて結合部材が弓形チャンネルの端に当接し第１部分を第２部分に対してロックする。
【解決手段】カプリング装置10は、回転軸Ａ周りで相対的角度変位するよう軸方向に係合された第１部分20及び第２部分22と、それらの部分に係合して前記相対的角度変位を防止する２つの球状結合部材24を備え、それらの部分の一方は、回転子12のシャフトに、他方は羽根車14に設けられ、第１部分は半径方向突出する２つの離間結合部材アーム30を含み、第２部分は回転軸Ａと同軸的に延びる円筒壁66を含み、円筒壁に２つの離間弓形チャンネル50が形成される。各結合部材は各弓形チャンネルに受け入れられ半径方向に突出し弓形チャンネルの両端の間で自由移動できる。第１部分が第２部分に対して回転するとき結合部材アームが結合部材に係合しこれを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて結合部材が弓形チャンネルの端に当接し第１部分を第２部分に対してロックする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプモータの回転子のシャフトに羽根車を結合する限定自由移動のカプリング装置、及びこのカプリング装置を組み込んだポンプモータに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ０８８９５７３Ａ１から、回転子シャフトの回転軸に対して横方向に延びる２つの直面した表面を利用するポンプ羽根車のための限定自由移動カプリングを提供することが知られている。一方の表面は、回転子シャフトに設けられ、そして他方の表面は、羽根車に設けられる。各表面には、弓形チャンネルが形成される。弓形チャンネルにはボールベアリングが設けられ、そこから軸方向に突出する。回転子のシャフトが回転すると、それに関連した横方向表面も回転し、ボールベアリングが弓形チャンネルの端へ移動されて、２つの表面を互いにロックさせる。その結果、羽根車に対する回転子シャフトの初期の角度変位に続いて、回転子シャフト及び羽根車が係合状態となり、羽根車が回転する。
【０００３】
始動トルクが低いか又は限定されたモータの場合に、この初期の無負荷の自由移動は、モータが羽根車からの負荷のもとに入る前に、回転子シャフトの角速度を増加させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の構成で示されている顕著な問題は、横方向の表面に弓形チャンネルを設けると、ボールベアリングを通して回転軸に垂直にモーメントが作用し、ボールベアリングが弓形チャンネルに乗り上げて外れる傾向があることである。その結果、表面が軸方向に分離する。表面が軸方向に分離すると、外部の液体及び／又は粒状物体の侵入によりカプリング装置内に潜在的な汚染を招き、そしてボールベアリングがチャンネルを完全に乗り越えると、もはやトルクを羽根車に伝達することができず、ポンプを交換しなければならなくなる。
【０００５】
既知の設計に対する明確な変更が試験された。２つの直面した横方向表面を密接な接近関係に保持する努力において羽根車と回転子シャフトの軸方向係合を強化することが研究された。しかしながら、これは、製造コストを高め、部分的な成功しか得られなかった。というのは、時間と共に、ボールベアリングがチャンネルの端を磨耗させる傾向があるからである。
【０００６】
チャンネルの端壁の角度をカプリング装置の回転軸と平行になるように増加することも研究された。しかしながら、この場合も、ボールベアリングに接触し、ロック動作中に力を伝達するのは、チャンネルの端壁の縁である。時間と共に、チャンネルの縁が磨耗し、ボールベアリングが変位し又は転がり出すのを促進する。
【０００７】
その結果、多大な研究及び開発に続いて、本発明は、この問題に対する解決策を提供することを追及した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、羽根車を回転子のシャフトに結合する限定自由移動のカプリング装置であって、このカプリング装置は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分及び第２部分と、これら第１部分及び第２部分に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材とを備え、第１及び第２部分の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられ、第１部分は、カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アームを含み、第２部分は、カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁と、この円筒壁に形成された２つの離間された弓形チャンネルとを含み、各々の結合部材は、各々の弓形チャンネルに受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、弓形チャンネルの端と端との間で自由に移動し、第１及び第２部分の一方が、第１及び第２部分の他方に対して回転するときに、第１部分の結合部材アームが結合部材に係合して、これを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて、結合部材が弓形チャンネルの端に当接して、第１及び第２部分を互いにロックするようにしたカプリング装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、結合部材アームは、半径方向外方に突出し、各アームの半径方向最外縁がカプリング装置の回転軸と平行に延びるようにする。
【００１０】
好ましくは、第１部分は、結合部材を支持するベース素子と、カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子から延び、且つ結合部材の半径方向内方の移動を防止又は制限するボスとを備え、結合部材アームは、ベース素子から、ボスに沿って且つそこから半径方向外方に延びる。
【００１１】
好ましくは、結合部材アームは、ベース素子の周縁に向かって途中まで延びる。
【００１２】
好ましくは、第２部分は、第１部分及び結合部材が受け入れられる空洞を備え、この空洞は、カプリング装置の回転軸へと横方向に延びる第１表面を含み、この第１表面から円筒壁が延びている。
【００１３】
好ましくは、結合部材は、弓形チャンネルから半径方向内方に突出する。
【００１４】
好ましくは、弓形チャンネルの長手方向の程度は、同じ平面内である。
【００１５】
好ましくは、結合部材アームは、半径方向内方に突出し、各アームの半径方向最内縁がカプリング装置の回転軸と平行に延びるようにする。
【００１６】
好ましくは、第１部分は、第２部分及び結合部材が受け入れられる空洞を備え、結合部材アームは、この空洞へと半径方向内方に延びる。
【００１７】
好ましくは、第２部分は、結合部材の支持面を含むベース素子と、カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子から延び、且つ結合部材の半径方向内方の移動を防止又は制限するボスとを備え、このボスは、円筒壁と、２つの離間された弓形チャンネルとを含む。
【００１８】
好ましくは、第１部分が回転子のシャフトに設けられ、そして第２部分が羽根車に設けられる。
【００１９】
或いは又、第１部分が羽根車に設けられ、そして第２部分が回転子のシャフトに設けられる。
【００２０】
第２の態様によれば、本発明は、巻線型固定子と、シャフトを含む永久磁石回転子と、限定自由移動を許すカプリング装置を経てシャフトに接続されてそれにより駆動される羽根車とを有する同期モータを備えたポンプアッセンブリであって、カプリング装置は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分及び第２部分と、これら第１及び第２部分に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材とを備え、第１及び第２部分の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられるようなポンプアッセンブリにおいて、第１部分は、カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アームを含み、第２部分は、カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁と、この円筒壁に形成された２つの離間された弓形チャンネルとを含み、各々の結合部材は、各々の弓形チャンネルに受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、弓形チャンネルの端と端との間で自由に移動し、第１及び第２部分の一方が第１及び第２部分の他方に対して回転するときに、第１部分の結合部材アームが結合部材に係合して、これを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて、結合部材が弓形チャンネルの端に当接して、第１及び第２部分を互いにロックするようにしたポンプアッセンブリを提供する。
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明を一例として詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付図面には、空動きカプリング装置とも称される限定自由移動カプリング装置１０が示されている。
【００２３】
図示されたカプリング装置１０は、洗濯機用のポンプアッセンブリの一部分を形成する。このポンプアッセンブリは、２極永久磁石回転子１２と、羽根車１４とを備えている。カプリング装置１０は、回転子１２のシャフト１６と羽根車１４とを結合する。通常、ゴムリング、ガスケット又はブーツであるエラストマーシール１８と、回転子１２のベアリング２１及びシール１８を支持するためのブラケット１９も含まれる。回転子シャフト１６は、これらシール１８及びブラケット１９を通して突出する。シール１８は、回転子１２のチャンバー用のシールとして働き、そこに与えられるベアリンググリースを保護する。このポンプアッセンブリは、洗濯機に使用されるものであるから、ポンプアッセンブリが浸漬される水は、きれいではない。水中の粒状物体が回転子の自由な動きを物理的に妨げることがあり、従って、シール１８が必要となる。好ましいシールは、シャフトと回転子チャンバーとの間を直接密封するブーツの形態である。図３に示す好ましいブーツは、ベアリング２１とブラケット１９との間に通すことによりベアリング２１の弾力性マウントとなり、これにより、シャフト及び／又はベアリングの若干の不整列を受け容れるように、ブーツの材料が弾力で押しやられる状態のもとでシャフトと整列するある程度の自由度をベアリングに与える。ベアリング２１は、図示されたようにブッシングであるのが好ましい。
【００２４】
カプリング装置１０は、通常プラスチック成形の第１部分２０と、回転子１２の回転軸Ａの周りで限定相対的角度変位をするために第１部分２０を受け入れる通常プラスチック成形の第２部分２２と、好ましくはボールベアリングの形態である２つの同一の、通常ステンレススチールの球状結合部材２４とを備えている。
【００２５】
第１部分２０は、第１直径を有する円筒状ベース素子２６と、このベース素子２６の片面から突出するように一体的に形成された円筒状ボス２８と、２つの結合部材アーム３０とを含む。
【００２６】
円筒状ボス２８は、ベース素子２６の第１直径より小さい第２直径を有し、従って、ボス２８の周りで且つそれに隣接して、ベース素子２６上に第１の結合部材支持面３２が設けられる。
【００２７】
ベース素子２６及びボス２８の円筒軸Ｂ、Ｓは、同軸であり、そして回転子シャフトの開口３４が、ボス２８の円筒軸Ｓに沿って第１部分２０を貫通する穴として形成される。回転子シャフトの開口３４は、回転子１２のアッセンブリの回転子シャフト１６を受け入れる大きさにされる。典型的に、回転子シャフト１６の端部３６は、第１部分２０において回転子シャフトの開口３４に成形された金属の、通常は銅の、チューブ又はスリーブ３７に係合する。このスリーブ３７は、シャフト１６の端部３６に締りばめされる。
【００２８】
それとは別に、回転子シャフトは、スリーブを介在させたりさせなかったりして、回転子シャフトの開口にキー止め又はスプライン留めできるが、第１部分２０を回転子シャフト１６に係合させる他の適当な手段を利用して、第１部分２０を回転子シャフト１６に対して固定保持することができる。例えば、回転子シャフトの端部と回転子シャフトの開口を相補的な非円形にしてもよい。
【００２９】
又、第１部分２０を、例えば、成形や鋳込みにより回転子シャフト１６の一部分として一体的に形成できることも考えられる。
【００３０】
結合部材アーム３０は、互いに直径方向に対向して設けられる。これらアーム３０は、ベース素子２６からボス２８の円筒状外壁３５に沿って途中まで延びると共に、ボス２８から半径方向外方に且つ第１の結合部材支持面３２を横切って途中まで延びるように一体的に形成される。各アーム３０の半径方向最外縁４０は、カプリング装置１０の回転軸Ａと平行に延びる。
【００３１】
各結合部材アーム３０は、ボス２８に沿って且つベース素子２６から離れて、各結合部材２４の直径にほぼ等しい距離だけ延びる。これは、若干大きくても、若干小さくてもよい。
【００３２】
又、各結合部材アーム３０は、各結合部材２４の半径に等しいが、好ましくはそれより僅かに小さい距離だけ、第１の結合部材支持面３２を横切って半径方向外方に延びる。
【００３３】
各結合部材アーム３０の半径方向最外周面４４は、ボス２８の円筒軸Ｓに対して横方向の平面においては弓形であり、且つボス２８の円筒軸Ｓに平行な平面においては長方形である。
【００３４】
カプリング装置１０の第２部分２２は、羽根車１４の一部分を形成し、段付き空洞４８を画成するハウジング４６と、２つの球状結合部材２４を各々受け入れるための２つの離間された細長い弓形チャンネル５０とを備えている。羽根車１４のブレード５２は、ハウジング４６の外面に形成され、そして一体的に形成されたプレート状半径方向スカート３８に沿って且つブラケット１９を越えて半径方向外方に突出する。半径方向スカート３８では、４つのスルーホール３９が、各羽根車ブレード５２間で周囲方向に等離間されている。羽根車ブレード５２とは逆の半径方向スカート３８の下面は、ベアリング２１の付近に低圧力エリアを生成する清掃ブレードを形成する８個の半径方向峰４１を有する。
【００３５】
段付き空洞４８は、第１部分２０のボス２８を密接回転可能嵌合部として受け入れるための第１の円筒状チャンバー５３と、第１部分２０の結合部材アーム３０を密接回転可能嵌合部として受け入れるための第２の円筒状チャンバー５４と、第１部分２０のベース素子２６をこれも密接回転可能嵌合部として受け入れるための第３の円筒状チャンバー５６とを備えている。
【００３６】
第１、第２及び第３のチャンバー５３、５４及び５６の円筒軸ＦＣ、ＳＣ及びＴＣは、同軸的である。
【００３７】
第１チャンバー５３は、その直径が、第２チャンバー５４の直径より小さく、従って、第１チャンバー５３と第２チャンバー５４との間に半径方向外方に延びる第１肩部５８を形成する。第２チャンバー５４は、その直径が、第３チャンバー５６の直径より小さく、従って、第２チャンバー５４と第３チャンバー５６との間に半径方向外方に延びる第２肩部６０（１つ又は複数）を形成する。
【００３８】
第１肩部５８は、第１及び第２チャンバー５３、５４の円筒軸ＦＣ、ＳＣに対して横方向に延びる第２の結合部材支持面６２を画成する。
【００３９】
第２肩部６０（１つ又は複数）は、第３チャンバー５６の円筒軸ＴＣに対して横方向に延びるベース素子支持面６４を画成する。
【００４０】
第２チャンバー５４は、カプリング装置１０の回転軸Ａと同軸的に延びる円筒壁６６を有し、この円筒壁６６には２つの弓形チャンネル５０が互いに直径方向に対向して形成され、第２の結合部材支持面６２を半径方向外方に更に延長させる。従って、円筒壁６６は、２つの角度的に離間された位置において半径方向外方にくぼむようにされ、各弓形チャンネル５０は、２つの半径方向に又は実質的に半径方向に延びる端壁６８と、これら２つの端壁６８間に延びる周囲壁７０とを備えている。
【００４１】
弓形チャンネル５０は、第１、第２及び第３のチャンバー５３、５４及び５６の円筒軸ＦＣ、ＳＣ、ＴＣに対して横方向に延びる平面内に形成され、そして各球状結合部材２４が自由に且つ独立して移動するのを許すに充分なほどの長手方向の程度を有する。
【００４２】
第２チャンバー５４の円筒軸ＳＣに垂直な深さである各弓形チャンネル５０の半径方向の程度Ｒは、各結合部材２４がその各々のチャンネル５０から半径方向内方に突出するようなものである。各弓形チャンネル５０の半径方向の程度Ｒは、各結合部材２４の半径に等しいが、それより僅かに小さいのが好ましい。
【００４３】
円筒軸ＳＣに平行で且つ半径方向の程度Ｒに垂直な深さである各弓形チャンネル５０の軸方向の程度は、各結合部材２４の直径に等しいか又はそれより僅かに大きい。
【００４４】
カプリング装置１０を組み立てるために、第１部分２０が、上述したように、回転子シャフト１６の端部３６に最初に嵌合される。２つの球状結合部材２４が、ベース素子２６に設けられた第１の結合部材支持面３２上で結合部材アーム３０間に着座される。第１の結合部材支持面３２の外縁に形成された峰３３は、組み立て中に結合部材２４を位置保持するためのリップとなる。峰３３は、２つの区分に形成されるものとして示されているが、連続した峰でもよい。次いで、第１部分２０及び結合部材２４を第２部分２２の空洞４８に挿入して、第１部分２０のボス２８を第１チャンバー５３に配置し、結合部材アーム３０及び結合部材２４を各々第２チャンバー５４及び弓形チャンネル５０に配置し、そしてベース素子２６を第３チャンバー５６に配置する。
【００４５】
第１部分２０を第２部分２２の空洞４８内に保持するために、第３チャンバー５６の円筒壁７４には、第１部分２０のベース素子２６の付近にグループ７２が設けられる。ベース素子２６の付近で回転子シャフト１６にはカバープレート７６が設けられる。このカバープレート７６は、第３チャンバー５６のグルーブ７２とスナップ嵌合又はプッシュ嵌合として係合される。スプリングクリップ又はスプリングワッシャーのようなスプリング７８がベース素子２６とカバープレート７６との間に介在され、カプリング装置１０の第１部分２０を第２部分２２の空洞４８へとバイアスさせる。スプリング７８とカバープレート７６との間のスライディングコンタクトとしてフラットワッシャー７９が任意に設けられる。
【００４６】
従って、結合部材２４は、第１及び第２の結合部材支持面３２、６２の間に介在され、これは、結合部材２４の軸方向移動を防止し又は制限する。又、結合部材２４は、ボス２８の円筒状外壁３５と、第２チャンバー５４の円筒壁６６のくぼみ部分６７との間にも介在され、従って、結合部材２４の半径方向移動を防止し又は制限する。くぼみ部分６７は、チャンネル５０に対応する。
【００４７】
細長い弓形チャンネル５０は、結合部材２４がこの弓形チャンネル５０に沿って一端から他端へ周囲方向に移動するのを許す。
【００４８】
結合部材アーム３０の半径方向の程度Ｍは、第２部分２２のハウジング空洞４８の第２チャンバー５４の非くぼみ部分６９の直径より僅かに小さく、従って、結合部材２４が除去された場合には、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２が互いに３６０°以上自由に回転し得ることになる。換言すれば、結合部材アーム３０は、チャンネル５０の端にも、ハウジング空洞４８の第２チャンバー５４の円筒壁６６にも直接係合することがない。
【００４９】
使用中、結合部材２４は、それらの各々の弓形チャンネル５０から半径方向内方に突出するので、カプリング装置１０の第１部分２０が回転子の動作により羽根車１４に対して回転するときには、半径方向に延びる結合部材アーム３０が球状結合部材２４と係合するように移動する。各結合部材アーム３０は、その半径方向の程度Ｍが、各結合部材２４の半径に等しいか又は実質的に等しいので、接触時にアーム３０により結合部材２４に加えられる力は、結合部材２４の中心を通り又は実質的にその中心を通り、アーム３０の接線方向又は実質的に接線方向に与えられる。
【００５０】
回転子シャフト１６、ひいては、カプリング装置１０の第１部分２０が、羽根車１４に対して回転を続けると、アーム３０が結合部材２４を各弓形チャンネル５０に沿ってプッシュし、やがて、結合部材２４は、チャンネル５０の端壁６８に各々当接する。結合部材２４が結合部材アーム３０と弓形チャンネル５０の端壁６８との間にサンドイッチされ、又は挟まれた状態では、アーム３０により結合部材２４に付与された力が第２部分２２へ伝達され、従って、第２部分２２を第１部分２０と共に回転させる。従って、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２が互いにロックされた状態で、回転子シャフト１６の回転と共に羽根車１４が回転させられる。
【００５１】
回転子１２は、２極の永久磁石構成であるから、回転子は、始動時にいずれの方向にも回転し得る。従って、各結合部材２４は、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２がロックされ又は係合された状態になるまで、その弓形チャンネル５０の一端から他端へ移動し得る。従って、回転子１２に利用できる自由移動又は空動きの量が１８０°を越え、従って、羽根車１４の負荷が加わるまでに回転子が１８０°以上始動回転するのを許す。
【００５２】
自由移動の範囲は、通常、用途及び材料の強度に基づき選択される。好ましくは、大きな負荷ほど、広い範囲の自由移動を要求するが、これは、アーム及びチャンネルの端に、より大きなストレスを作用させる傾向がある。しかしながら、結合部材アームが大きく、チャンネルが短いほど、強度は増加するが、自由移動が少なくなり、従って、所与の負荷を移動するのに、より大きなトルクを必要とする。
【００５３】
カプリング装置１０により許される自由移動の典型的な範囲は、９０°ないし２７０°である。
【００５４】
各結合部材アーム３０の半径方向表面４２間の角度間隔は、１８０°未満であり、典型的に、５°ないし９５°の範囲である。
【００５５】
各端壁６８の間で各弓形チャンネル５０により描かれる弧は、１８０°未満であり、典型的に、５°ないし１１０°の範囲である。
【００５６】
結合部材アーム及び弓形チャンネルにより描かれる角度は、必要に応じて、同じであってもよいし、異なってもよい。
【００５７】
図７は、本発明によるカプリング装置を合体したポンプアッセンブリを示す。モータ８０は、上述したカプリング装置を通して羽根車１４を駆動する回転子を有する。この例では、羽根車は、半径方向スカートを有していない。ポンプモータはフランジ８２を有し、これにポンプ渦巻き部が取り付けられて、羽根車が存在するポンプ室が形成され又は完成される。スチールラミネーションのスタック及び固定子コア（見えない）で形成された固定子８４は、回転子のための駆動力を与える。モータハウジング８６でポンプモータのモータ殻が完成される。
【００５８】
上述した実施形態に明白な変更を行なっても、同じ結果を達成できることが容易に明らかであろう。例えば、上述した第１部分を、ポンプの羽根車側に設けて、羽根車の一部分を形成するか又は羽根車に取り付けることができ、そして第２部分を回転子シャフトに設けることもできる。
【００５９】
更に、弓形チャンネルをボスの円筒壁に設けることができると共に、結合部材アームを空洞に設けて、第２チャンバーの円筒壁から半径方向内方に突出させることもできる。この場合には、カプリング装置の第１部分は、結合部材アームを伴う空洞を有するハウジングを備え、そして第２部分は、ベース素子、ボス及び弓形チャンネルを備える。
【００６０】
２つの直径方向に対向する結合部材アーム、２つの直径方向に対抗する弓形チャンネル及び２つの同じ球状結合部材を設けることで、回転子及び羽根車アッセンブリが使用中にバランス状態を保つことができる。これは、ポンプアッセンブリに非対称的な力が発生し及び／又は作用するのを防止するために極めて重要である。非対称的な力は、磨耗の増加、信頼性の低下、及び動作寿命の減少を招く傾向となる。
【００６１】
しかしながら、３つ以上の結合部材アーム、弓形チャンネル及び結合部材を設けてもよいことが明らかであろう。
【００６２】
カプリング装置の第１部分を回転子シャフトと軸方向に係合する別の構成では、回転子シャフトの遠方端に、内部に延びる軸方向スクリュースレッドを形成し、そしてスクリュースレッドをもつキャップ素子をそれとねじ係合して、キャップ素子を、ベース素子から離れたボスの端に重畳させることができる。
【００６３】
又、第１部分を、例えば、成形又は鋳込みにより、回転子シャフトの一部分として一体的に形成できることも考えられる。
【００６４】
従って、結合部材にモーメントが与えられる場合に、回転子シャフト及び羽根車の回転軸に垂直ではなく、その回転軸に平行な軸の周りでモーメントが発生するような限定自由移動カプリング装置を提供することができる。その結果、結合部材により第１及び第２部分に与えられる望ましからぬ力は、半径方向であり、従来技術のように軸方向ではない。第１及び第２部分の半径方向変形が生じるおそれは極めて低く、従って、チャンネルの端が磨耗した後も、結合部材が弓形チャンネルを乗り越える見込みは僅かである。
【００６５】
軸方向に平行な壁に弓形チャンネルを設けたことにより、結合部材は、チャンネルから軸方向ではなく半径方向に突出することができる。又、結合部材アームは、弓形チャンネルから半径方向に、即ち半径方向内方又は半径方向外方のいずれかに便利に離間される。
【００６６】
結合部材それ自体は、チャンネルの端との係合の衝撃に対してクッションとして作用し、従って、結合部材アームとチャンネルの端との間の直接的な係合に比して磨耗及びノイズを低減する。
【００６７】
ボスは、適当な突起であり、例えば、栓でよい。
【００６８】
上述した実施形態は、一例に過ぎず、当業者であれば、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から逸脱せずに種々の他の変更がなされ得ることが明らかであろう。例えば、ポンプアッセンブリは、洗濯機に適したものとして説明したが、当業者であれば、多数の他の用途も容易に明らかであろうし、従って、種々の非本質的部分、例えば、シールを省略できることも明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ポンプアッセンブリの回転子と羽根車を結合する本発明によるカプリング装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】回転子シャフトの回転軸に対して横方向に、羽根車を貫通して見たカプリング装置の断面図である。
【図３】図２の断面線Ｘ−Ｘに沿って見たカプリング装置の断面図である。
【図４】カプリング装置の第１部分の斜視図である。
【図５】羽根車の一部分として形成されたカプリング装置の第２部分を下から見た斜視図である。
【図６】カプリング装置の第２部分及び羽根車を除去したカプリング装置の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に基づく洗濯機のポンプアッセンブリを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０：カプリング装置
１４：羽根車
１６：回転子シャフト
２０：第１部分
２２：第２部分
２４：球状結合部材
２６：ベース素子
２８：ボス
３０：結合部材アーム
４０：結合部材アームの最外縁
４８：空洞
５０：弓形チャンネル
５８：第１肩部
６６：円筒壁
６８：弓形チャンネルの端
８０：同期モータ
８４：固定子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプモータの回転子のシャフトに羽根車を結合する限定自由移動のカプリング装置、及びこのカプリング装置を組み込んだポンプモータに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ０８８９５７３Ａ１から、回転子シャフトの回転軸に対して横方向に延びる２つの直面した表面を利用するポンプ羽根車のための限定自由移動カプリングを提供することが知られている。一方の表面は、回転子シャフトに設けられ、そして他方の表面は、羽根車に設けられる。各表面には、弓形チャンネルが形成される。弓形チャンネルにはボールベアリングが設けられ、そこから軸方向に突出する。回転子のシャフトが回転すると、それに関連した横方向表面も回転し、ボールベアリングが弓形チャンネルの端へ移動されて、２つの表面を互いにロックさせる。その結果、羽根車に対する回転子シャフトの初期の角度変位に続いて、回転子シャフト及び羽根車が係合状態となり、羽根車が回転する。
【０００３】
始動トルクが低いか又は限定されたモータの場合に、この初期の無負荷の自由移動は、モータが羽根車からの負荷のもとに入る前に、回転子シャフトの角速度を増加させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の構成で示されている顕著な問題は、横方向の表面に弓形チャンネルを設けると、ボールベアリングを通して回転軸に垂直にモーメントが作用し、ボールベアリングが弓形チャンネルに乗り上げて外れる傾向があることである。その結果、表面が軸方向に分離する。表面が軸方向に分離すると、外部の液体及び／又は粒状物体の侵入によりカプリング装置内に潜在的な汚染を招き、そしてボールベアリングがチャンネルを完全に乗り越えると、もはやトルクを羽根車に伝達することができず、ポンプを交換しなければならなくなる。
【０００５】
既知の設計に対する明確な変更が試験された。２つの直面した横方向表面を密接な接近関係に保持する努力において羽根車と回転子シャフトの軸方向係合を強化することが研究された。しかしながら、これは、製造コストを高め、部分的な成功しか得られなかった。というのは、時間と共に、ボールベアリングがチャンネルの端を磨耗させる傾向があるからである。
【０００６】
チャンネルの端壁の角度をカプリング装置の回転軸と平行になるように増加することも研究された。しかしながら、この場合も、ボールベアリングに接触し、ロック動作中に力を伝達するのは、チャンネルの端壁の縁である。時間と共に、チャンネルの縁が磨耗し、ボールベアリングが変位し又は転がり出すのを促進する。
【０００７】
その結果、多大な研究及び開発に続いて、本発明は、この問題に対する解決策を提供することを追及した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、羽根車を回転子のシャフトに結合する限定自由移動のカプリング装置であって、このカプリング装置は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分及び第２部分と、これら第１部分及び第２部分に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材とを備え、第１及び第２部分の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられ、第１部分は、カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アームを含み、第２部分は、カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁と、この円筒壁に形成された２つの離間された弓形チャンネルとを含み、各々の結合部材は、各々の弓形チャンネルに受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、弓形チャンネルの端と端との間で自由に移動し、第１及び第２部分の一方が、第１及び第２部分の他方に対して回転するときに、第１部分の結合部材アームが結合部材に係合して、これを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて、結合部材が弓形チャンネルの端に当接して、第１及び第２部分を互いにロックするようにしたカプリング装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、結合部材アームは、半径方向外方に突出し、各アームの半径方向最外縁がカプリング装置の回転軸と平行に延びるようにする。
【００１０】
好ましくは、第１部分は、結合部材を支持するベース素子と、カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子から延び、且つ結合部材の半径方向内方の移動を防止又は制限するボスとを備え、結合部材アームは、ベース素子から、ボスに沿って且つそこから半径方向外方に延びる。
【００１１】
好ましくは、結合部材アームは、ベース素子の周縁に向かって途中まで延びる。
【００１２】
好ましくは、第２部分は、第１部分及び結合部材が受け入れられる空洞を備え、この空洞は、カプリング装置の回転軸へと横方向に延びる第１表面を含み、この第１表面から円筒壁が延びている。
【００１３】
好ましくは、結合部材は、弓形チャンネルから半径方向内方に突出する。
【００１４】
好ましくは、弓形チャンネルの長手方向の程度は、同じ平面内である。
【００１５】
好ましくは、結合部材アームは、半径方向内方に突出し、各アームの半径方向最内縁がカプリング装置の回転軸と平行に延びるようにする。
【００１６】
好ましくは、第１部分は、第２部分及び結合部材が受け入れられる空洞を備え、結合部材アームは、この空洞へと半径方向内方に延びる。
【００１７】
好ましくは、第２部分は、結合部材の支持面を含むベース素子と、カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子から延び、且つ結合部材の半径方向内方の移動を防止又は制限するボスとを備え、このボスは、円筒壁と、２つの離間された弓形チャンネルとを含む。
【００１８】
好ましくは、第１部分が回転子のシャフトに設けられ、そして第２部分が羽根車に設けられる。
【００１９】
或いは又、第１部分が羽根車に設けられ、そして第２部分が回転子のシャフトに設けられる。
【００２０】
第２の態様によれば、本発明は、巻線型固定子と、シャフトを含む永久磁石回転子と、限定自由移動を許すカプリング装置を経てシャフトに接続されてそれにより駆動される羽根車とを有する同期モータを備えたポンプアッセンブリであって、カプリング装置は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分及び第２部分と、これら第１及び第２部分に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材とを備え、第１及び第２部分の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられるようなポンプアッセンブリにおいて、第１部分は、カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アームを含み、第２部分は、カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁と、この円筒壁に形成された２つの離間された弓形チャンネルとを含み、各々の結合部材は、各々の弓形チャンネルに受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、弓形チャンネルの端と端との間で自由に移動し、第１及び第２部分の一方が第１及び第２部分の他方に対して回転するときに、第１部分の結合部材アームが結合部材に係合して、これを各々の弓形チャンネルに沿って移動し、やがて、結合部材が弓形チャンネルの端に当接して、第１及び第２部分を互いにロックするようにしたポンプアッセンブリを提供する。
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明を一例として詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付図面には、空動きカプリング装置とも称される限定自由移動カプリング装置１０が示されている。
【００２３】
図示されたカプリング装置１０は、洗濯機用のポンプアッセンブリの一部分を形成する。このポンプアッセンブリは、２極永久磁石回転子１２と、羽根車１４とを備えている。カプリング装置１０は、回転子１２のシャフト１６と羽根車１４とを結合する。通常、ゴムリング、ガスケット又はブーツであるエラストマーシール１８と、回転子１２のベアリング２１及びシール１８を支持するためのブラケット１９も含まれる。回転子シャフト１６は、これらシール１８及びブラケット１９を通して突出する。シール１８は、回転子１２のチャンバー用のシールとして働き、そこに与えられるベアリンググリースを保護する。このポンプアッセンブリは、洗濯機に使用されるものであるから、ポンプアッセンブリが浸漬される水は、きれいではない。水中の粒状物体が回転子の自由な動きを物理的に妨げることがあり、従って、シール１８が必要となる。好ましいシールは、シャフトと回転子チャンバーとの間を直接密封するブーツの形態である。図３に示す好ましいブーツは、ベアリング２１とブラケット１９との間に通すことによりベアリング２１の弾力性マウントとなり、これにより、シャフト及び／又はベアリングの若干の不整列を受け容れるように、ブーツの材料が弾力で押しやられる状態のもとでシャフトと整列するある程度の自由度をベアリングに与える。ベアリング２１は、図示されたようにブッシングであるのが好ましい。
【００２４】
カプリング装置１０は、通常プラスチック成形の第１部分２０と、回転子１２の回転軸Ａの周りで限定相対的角度変位をするために第１部分２０を受け入れる通常プラスチック成形の第２部分２２と、好ましくはボールベアリングの形態である２つの同一の、通常ステンレススチールの球状結合部材２４とを備えている。
【００２５】
第１部分２０は、第１直径を有する円筒状ベース素子２６と、このベース素子２６の片面から突出するように一体的に形成された円筒状ボス２８と、２つの結合部材アーム３０とを含む。
【００２６】
円筒状ボス２８は、ベース素子２６の第１直径より小さい第２直径を有し、従って、ボス２８の周りで且つそれに隣接して、ベース素子２６上に第１の結合部材支持面３２が設けられる。
【００２７】
ベース素子２６及びボス２８の円筒軸Ｂ、Ｓは、同軸であり、そして回転子シャフトの開口３４が、ボス２８の円筒軸Ｓに沿って第１部分２０を貫通する穴として形成される。回転子シャフトの開口３４は、回転子１２のアッセンブリの回転子シャフト１６を受け入れる大きさにされる。典型的に、回転子シャフト１６の端部３６は、第１部分２０において回転子シャフトの開口３４に成形された金属の、通常は銅の、チューブ又はスリーブ３７に係合する。このスリーブ３７は、シャフト１６の端部３６に締りばめされる。
【００２８】
それとは別に、回転子シャフトは、スリーブを介在させたりさせなかったりして、回転子シャフトの開口にキー止め又はスプライン留めできるが、第１部分２０を回転子シャフト１６に係合させる他の適当な手段を利用して、第１部分２０を回転子シャフト１６に対して固定保持することができる。例えば、回転子シャフトの端部と回転子シャフトの開口を相補的な非円形にしてもよい。
【００２９】
又、第１部分２０を、例えば、成形や鋳込みにより回転子シャフト１６の一部分として一体的に形成できることも考えられる。
【００３０】
結合部材アーム３０は、互いに直径方向に対向して設けられる。これらアーム３０は、ベース素子２６からボス２８の円筒状外壁３５に沿って途中まで延びると共に、ボス２８から半径方向外方に且つ第１の結合部材支持面３２を横切って途中まで延びるように一体的に形成される。各アーム３０の半径方向最外縁４０は、カプリング装置１０の回転軸Ａと平行に延びる。
【００３１】
各結合部材アーム３０は、ボス２８に沿って且つベース素子２６から離れて、各結合部材２４の直径にほぼ等しい距離だけ延びる。これは、若干大きくても、若干小さくてもよい。
【００３２】
又、各結合部材アーム３０は、各結合部材２４の半径に等しいが、好ましくはそれより僅かに小さい距離だけ、第１の結合部材支持面３２を横切って半径方向外方に延びる。
【００３３】
各結合部材アーム３０の半径方向最外周面４４は、ボス２８の円筒軸Ｓに対して横方向の平面においては弓形であり、且つボス２８の円筒軸Ｓに平行な平面においては長方形である。
【００３４】
カプリング装置１０の第２部分２２は、羽根車１４の一部分を形成し、段付き空洞４８を画成するハウジング４６と、２つの球状結合部材２４を各々受け入れるための２つの離間された細長い弓形チャンネル５０とを備えている。羽根車１４のブレード５２は、ハウジング４６の外面に形成され、そして一体的に形成されたプレート状半径方向スカート３８に沿って且つブラケット１９を越えて半径方向外方に突出する。半径方向スカート３８では、４つのスルーホール３９が、各羽根車ブレード５２間で周囲方向に等離間されている。羽根車ブレード５２とは逆の半径方向スカート３８の下面は、ベアリング２１の付近に低圧力エリアを生成する清掃ブレードを形成する８個の半径方向峰４１を有する。
【００３５】
段付き空洞４８は、第１部分２０のボス２８を密接回転可能嵌合部として受け入れるための第１の円筒状チャンバー５３と、第１部分２０の結合部材アーム３０を密接回転可能嵌合部として受け入れるための第２の円筒状チャンバー５４と、第１部分２０のベース素子２６をこれも密接回転可能嵌合部として受け入れるための第３の円筒状チャンバー５６とを備えている。
【００３６】
第１、第２及び第３のチャンバー５３、５４及び５６の円筒軸ＦＣ、ＳＣ及びＴＣは、同軸的である。
【００３７】
第１チャンバー５３は、その直径が、第２チャンバー５４の直径より小さく、従って、第１チャンバー５３と第２チャンバー５４との間に半径方向外方に延びる第１肩部５８を形成する。第２チャンバー５４は、その直径が、第３チャンバー５６の直径より小さく、従って、第２チャンバー５４と第３チャンバー５６との間に半径方向外方に延びる第２肩部６０（１つ又は複数）を形成する。
【００３８】
第１肩部５８は、第１及び第２チャンバー５３、５４の円筒軸ＦＣ、ＳＣに対して横方向に延びる第２の結合部材支持面６２を画成する。
【００３９】
第２肩部６０（１つ又は複数）は、第３チャンバー５６の円筒軸ＴＣに対して横方向に延びるベース素子支持面６４を画成する。
【００４０】
第２チャンバー５４は、カプリング装置１０の回転軸Ａと同軸的に延びる円筒壁６６を有し、この円筒壁６６には２つの弓形チャンネル５０が互いに直径方向に対向して形成され、第２の結合部材支持面６２を半径方向外方に更に延長させる。従って、円筒壁６６は、２つの角度的に離間された位置において半径方向外方にくぼむようにされ、各弓形チャンネル５０は、２つの半径方向に又は実質的に半径方向に延びる端壁６８と、これら２つの端壁６８間に延びる周囲壁７０とを備えている。
【００４１】
弓形チャンネル５０は、第１、第２及び第３のチャンバー５３、５４及び５６の円筒軸ＦＣ、ＳＣ、ＴＣに対して横方向に延びる平面内に形成され、そして各球状結合部材２４が自由に且つ独立して移動するのを許すに充分なほどの長手方向の程度を有する。
【００４２】
第２チャンバー５４の円筒軸ＳＣに垂直な深さである各弓形チャンネル５０の半径方向の程度Ｒは、各結合部材２４がその各々のチャンネル５０から半径方向内方に突出するようなものである。各弓形チャンネル５０の半径方向の程度Ｒは、各結合部材２４の半径に等しいが、それより僅かに小さいのが好ましい。
【００４３】
円筒軸ＳＣに平行で且つ半径方向の程度Ｒに垂直な深さである各弓形チャンネル５０の軸方向の程度は、各結合部材２４の直径に等しいか又はそれより僅かに大きい。
【００４４】
カプリング装置１０を組み立てるために、第１部分２０が、上述したように、回転子シャフト１６の端部３６に最初に嵌合される。２つの球状結合部材２４が、ベース素子２６に設けられた第１の結合部材支持面３２上で結合部材アーム３０間に着座される。第１の結合部材支持面３２の外縁に形成された峰３３は、組み立て中に結合部材２４を位置保持するためのリップとなる。峰３３は、２つの区分に形成されるものとして示されているが、連続した峰でもよい。次いで、第１部分２０及び結合部材２４を第２部分２２の空洞４８に挿入して、第１部分２０のボス２８を第１チャンバー５３に配置し、結合部材アーム３０及び結合部材２４を各々第２チャンバー５４及び弓形チャンネル５０に配置し、そしてベース素子２６を第３チャンバー５６に配置する。
【００４５】
第１部分２０を第２部分２２の空洞４８内に保持するために、第３チャンバー５６の円筒壁７４には、第１部分２０のベース素子２６の付近にグループ７２が設けられる。ベース素子２６の付近で回転子シャフト１６にはカバープレート７６が設けられる。このカバープレート７６は、第３チャンバー５６のグルーブ７２とスナップ嵌合又はプッシュ嵌合として係合される。スプリングクリップ又はスプリングワッシャーのようなスプリング７８がベース素子２６とカバープレート７６との間に介在され、カプリング装置１０の第１部分２０を第２部分２２の空洞４８へとバイアスさせる。スプリング７８とカバープレート７６との間のスライディングコンタクトとしてフラットワッシャー７９が任意に設けられる。
【００４６】
従って、結合部材２４は、第１及び第２の結合部材支持面３２、６２の間に介在され、これは、結合部材２４の軸方向移動を防止し又は制限する。又、結合部材２４は、ボス２８の円筒状外壁３５と、第２チャンバー５４の円筒壁６６のくぼみ部分６７との間にも介在され、従って、結合部材２４の半径方向移動を防止し又は制限する。くぼみ部分６７は、チャンネル５０に対応する。
【００４７】
細長い弓形チャンネル５０は、結合部材２４がこの弓形チャンネル５０に沿って一端から他端へ周囲方向に移動するのを許す。
【００４８】
結合部材アーム３０の半径方向の程度Ｍは、第２部分２２のハウジング空洞４８の第２チャンバー５４の非くぼみ部分６９の直径より僅かに小さく、従って、結合部材２４が除去された場合には、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２が互いに３６０°以上自由に回転し得ることになる。換言すれば、結合部材アーム３０は、チャンネル５０の端にも、ハウジング空洞４８の第２チャンバー５４の円筒壁６６にも直接係合することがない。
【００４９】
使用中、結合部材２４は、それらの各々の弓形チャンネル５０から半径方向内方に突出するので、カプリング装置１０の第１部分２０が回転子の動作により羽根車１４に対して回転するときには、半径方向に延びる結合部材アーム３０が球状結合部材２４と係合するように移動する。各結合部材アーム３０は、その半径方向の程度Ｍが、各結合部材２４の半径に等しいか又は実質的に等しいので、接触時にアーム３０により結合部材２４に加えられる力は、結合部材２４の中心を通り又は実質的にその中心を通り、アーム３０の接線方向又は実質的に接線方向に与えられる。
【００５０】
回転子シャフト１６、ひいては、カプリング装置１０の第１部分２０が、羽根車１４に対して回転を続けると、アーム３０が結合部材２４を各弓形チャンネル５０に沿ってプッシュし、やがて、結合部材２４は、チャンネル５０の端壁６８に各々当接する。結合部材２４が結合部材アーム３０と弓形チャンネル５０の端壁６８との間にサンドイッチされ、又は挟まれた状態では、アーム３０により結合部材２４に付与された力が第２部分２２へ伝達され、従って、第２部分２２を第１部分２０と共に回転させる。従って、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２が互いにロックされた状態で、回転子シャフト１６の回転と共に羽根車１４が回転させられる。
【００５１】
回転子１２は、２極の永久磁石構成であるから、回転子は、始動時にいずれの方向にも回転し得る。従って、各結合部材２４は、カプリング装置１０の第１及び第２部分２０、２２がロックされ又は係合された状態になるまで、その弓形チャンネル５０の一端から他端へ移動し得る。従って、回転子１２に利用できる自由移動又は空動きの量が１８０°を越え、従って、羽根車１４の負荷が加わるまでに回転子が１８０°以上始動回転するのを許す。
【００５２】
自由移動の範囲は、通常、用途及び材料の強度に基づき選択される。好ましくは、大きな負荷ほど、広い範囲の自由移動を要求するが、これは、アーム及びチャンネルの端に、より大きなストレスを作用させる傾向がある。しかしながら、結合部材アームが大きく、チャンネルが短いほど、強度は増加するが、自由移動が少なくなり、従って、所与の負荷を移動するのに、より大きなトルクを必要とする。
【００５３】
カプリング装置１０により許される自由移動の典型的な範囲は、９０°ないし２７０°である。
【００５４】
各結合部材アーム３０の半径方向表面４２間の角度間隔は、１８０°未満であり、典型的に、５°ないし９５°の範囲である。
【００５５】
各端壁６８の間で各弓形チャンネル５０により描かれる弧は、１８０°未満であり、典型的に、５°ないし１１０°の範囲である。
【００５６】
結合部材アーム及び弓形チャンネルにより描かれる角度は、必要に応じて、同じであってもよいし、異なってもよい。
【００５７】
図７は、本発明によるカプリング装置を合体したポンプアッセンブリを示す。モータ８０は、上述したカプリング装置を通して羽根車１４を駆動する回転子を有する。この例では、羽根車は、半径方向スカートを有していない。ポンプモータはフランジ８２を有し、これにポンプ渦巻き部が取り付けられて、羽根車が存在するポンプ室が形成され又は完成される。スチールラミネーションのスタック及び固定子コア（見えない）で形成された固定子８４は、回転子のための駆動力を与える。モータハウジング８６でポンプモータのモータ殻が完成される。
【００５８】
上述した実施形態に明白な変更を行なっても、同じ結果を達成できることが容易に明らかであろう。例えば、上述した第１部分を、ポンプの羽根車側に設けて、羽根車の一部分を形成するか又は羽根車に取り付けることができ、そして第２部分を回転子シャフトに設けることもできる。
【００５９】
更に、弓形チャンネルをボスの円筒壁に設けることができると共に、結合部材アームを空洞に設けて、第２チャンバーの円筒壁から半径方向内方に突出させることもできる。この場合には、カプリング装置の第１部分は、結合部材アームを伴う空洞を有するハウジングを備え、そして第２部分は、ベース素子、ボス及び弓形チャンネルを備える。
【００６０】
２つの直径方向に対向する結合部材アーム、２つの直径方向に対抗する弓形チャンネル及び２つの同じ球状結合部材を設けることで、回転子及び羽根車アッセンブリが使用中にバランス状態を保つことができる。これは、ポンプアッセンブリに非対称的な力が発生し及び／又は作用するのを防止するために極めて重要である。非対称的な力は、磨耗の増加、信頼性の低下、及び動作寿命の減少を招く傾向となる。
【００６１】
しかしながら、３つ以上の結合部材アーム、弓形チャンネル及び結合部材を設けてもよいことが明らかであろう。
【００６２】
カプリング装置の第１部分を回転子シャフトと軸方向に係合する別の構成では、回転子シャフトの遠方端に、内部に延びる軸方向スクリュースレッドを形成し、そしてスクリュースレッドをもつキャップ素子をそれとねじ係合して、キャップ素子を、ベース素子から離れたボスの端に重畳させることができる。
【００６３】
又、第１部分を、例えば、成形又は鋳込みにより、回転子シャフトの一部分として一体的に形成できることも考えられる。
【００６４】
従って、結合部材にモーメントが与えられる場合に、回転子シャフト及び羽根車の回転軸に垂直ではなく、その回転軸に平行な軸の周りでモーメントが発生するような限定自由移動カプリング装置を提供することができる。その結果、結合部材により第１及び第２部分に与えられる望ましからぬ力は、半径方向であり、従来技術のように軸方向ではない。第１及び第２部分の半径方向変形が生じるおそれは極めて低く、従って、チャンネルの端が磨耗した後も、結合部材が弓形チャンネルを乗り越える見込みは僅かである。
【００６５】
軸方向に平行な壁に弓形チャンネルを設けたことにより、結合部材は、チャンネルから軸方向ではなく半径方向に突出することができる。又、結合部材アームは、弓形チャンネルから半径方向に、即ち半径方向内方又は半径方向外方のいずれかに便利に離間される。
【００６６】
結合部材それ自体は、チャンネルの端との係合の衝撃に対してクッションとして作用し、従って、結合部材アームとチャンネルの端との間の直接的な係合に比して磨耗及びノイズを低減する。
【００６７】
ボスは、適当な突起であり、例えば、栓でよい。
【００６８】
上述した実施形態は、一例に過ぎず、当業者であれば、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から逸脱せずに種々の他の変更がなされ得ることが明らかであろう。例えば、ポンプアッセンブリは、洗濯機に適したものとして説明したが、当業者であれば、多数の他の用途も容易に明らかであろうし、従って、種々の非本質的部分、例えば、シールを省略できることも明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ポンプアッセンブリの回転子と羽根車を結合する本発明によるカプリング装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】回転子シャフトの回転軸に対して横方向に、羽根車を貫通して見たカプリング装置の断面図である。
【図３】図２の断面線Ｘ−Ｘに沿って見たカプリング装置の断面図である。
【図４】カプリング装置の第１部分の斜視図である。
【図５】羽根車の一部分として形成されたカプリング装置の第２部分を下から見た斜視図である。
【図６】カプリング装置の第２部分及び羽根車を除去したカプリング装置の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に基づく洗濯機のポンプアッセンブリを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０：カプリング装置
１４：羽根車
１６：回転子シャフト
２０：第１部分
２２：第２部分
２４：球状結合部材
２６：ベース素子
２８：ボス
３０：結合部材アーム
４０：結合部材アームの最外縁
４８：空洞
５０：弓形チャンネル
５８：第１肩部
６６：円筒壁
６８：弓形チャンネルの端
８０：同期モータ
８４：固定子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を回転子のシャフトに結合する限定自由移動のカプリング装置であって、該カプリング装置(10)は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分(20)及び第２部分(22)と、これら第１及び第２部分(20,22)に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材(24)とを備え、前記第１及び第２部分(20,22)の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして前記第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられるようなカプリング装置において、前記第１部分(20)は、前記カプリング装置(10)の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アーム(30)を含み、前記第２部分(22)は、前記カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁(66)と、この円筒壁(66)に形成された２つの離間された弓形チャンネル(50)とを含み、各々の前記結合部材(24)は、各々の前記弓形チャンネル(50)に受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、前記弓形チャンネル(50)の端(68)と端(68)との間で自由に移動し、前記第１及び第２部分(20,22)の一方が、前記第１及び第２部分(20,22)の他方に対して回転するときに、前記第１部分(20)の前記結合部材アーム(30)が前記結合部材(24)に係合して、これを各々の前記弓形チャンネル(50)に沿って移動し、やがて、前記結合部材(24)が前記弓形チャンネル(50)の端に当接して、前記第１及び第２部分(20,22)を互いにロックするようにしたことを特徴とするカプリング装置。
【請求項２】
前記結合部材アーム(30)は、半径方向外方に突出して、各アーム(30)の半径方向最外縁(40)が前記カプリング装置の回転軸と平行に延びるようにした請求項１に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項３】
前記第１部分(20)は、前記結合部材(24)を支持するベース素子(26)と、前記カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子(26)から延び、且つ前記結合部材(24)の半径方向内方の移動を防止又は制限するボス(28)とを備え、前記結合部材アーム(30)は、前記ベース素子(26)から、前記ボス(28)に沿って且つそこから半径方向外方に延びる、請求項２に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項４】
前記結合部材アーム(30)は、前記ベース素子の周縁に向かって途中まで延びる、請求項３に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項５】
前記第２部分(22)は、前記第１部分(20)及び前記結合部材(24)が受け入れられる空洞(48)を備え、この空洞(48)は、前記カプリング装置の回転軸へと横方向に延びる第１肩部(58)を含み、この第１肩部(58)から前記円筒壁(66)が延びている、請求項１から４のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項６】
前記結合部材(24)は、前記弓形チャンネル(50)から半径方向内方に突出する、請求項１から５のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項７】
前記弓形チャンネル(50)の長手方向の広がりは、同じ平面内である、請求項１から６のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項８】
前記第１部分(20)は、回転子のシャフト(16)に設けられ、そして前記第２部分(22)は、前記羽根車(14)に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項９】
前記第１部分(20)は、前記羽根車(14)に設けられ、そして前記第２部分(22)は、回転子のシャフト(16)に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項１０】
巻線型固定子(84)と、シャフト(16)を含む永久磁石回転子(12)と、限定自由移動を許すカプリング装置(10)を経て前記シャフト(16)に接続されてそれにより駆動される羽根車(14)とを有する同期モータ(80)を備えたポンプアッセンブリであって、前記カプリング装置(10)は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分(20)及び第２部分(22)と、これら第１及び第２部分(20,22)に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材(24)とを備え、前記第１及び第２部分(20,22)の一方は、回転子(12)のシャフト(16)に設けられ、そして前記第１及び第２部分(20,22)の他方は、羽根車(14)に設けられるようなポンプアッセンブリにおいて、前記第１部分(20)は、前記カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アーム(30)を含み、前記第２部分(22)は、前記カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁(66)と、この円筒壁(66)に形成された２つの離間された弓形チャンネル(50)とを含み、各々の前記結合部材(24)は、各々の前記弓形チャンネル(50)に受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、前記弓形チャンネル(50)の端壁(68)と端壁(68)との間で自由に移動し、前記第１部分(20)が前記第２部分(22)に対して回転するときに、前記第１部分(20)の前記結合部材アーム(30)が前記結合部材(24)に係合して、これを各々の前記弓形チャンネル(50)に沿って移動し、やがて、前記結合部材(24)が前記弓形チャンネル(50)の端壁(68)に当接して、前記第１及び第２部分(20,22)を互いにロックするようにしたことを特徴とするポンプアッセンブリ。
【請求項１１】
シャフト(16)及び羽根車(14)を有する同期モータ(80)を備えたポンプアッセンブリにおいて、前記羽根車を前記シャフトに接続してそれにより回転駆動するようにした請求項１から９のいずれかに記載の限定自由移動カプリング装置(10)を特徴とするポンプアッセンブリ。
【請求項１】
羽根車を回転子のシャフトに結合する限定自由移動のカプリング装置であって、該カプリング装置(10)は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分(20)及び第２部分(22)と、これら第１及び第２部分(20,22)に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材(24)とを備え、前記第１及び第２部分(20,22)の一方は、回転子のシャフトに設けられ、そして前記第１及び第２部分の他方は、羽根車に設けられるようなカプリング装置において、前記第１部分(20)は、前記カプリング装置(10)の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アーム(30)を含み、前記第２部分(22)は、前記カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁(66)と、この円筒壁(66)に形成された２つの離間された弓形チャンネル(50)とを含み、各々の前記結合部材(24)は、各々の前記弓形チャンネル(50)に受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、前記弓形チャンネル(50)の端(68)と端(68)との間で自由に移動し、前記第１及び第２部分(20,22)の一方が、前記第１及び第２部分(20,22)の他方に対して回転するときに、前記第１部分(20)の前記結合部材アーム(30)が前記結合部材(24)に係合して、これを各々の前記弓形チャンネル(50)に沿って移動し、やがて、前記結合部材(24)が前記弓形チャンネル(50)の端に当接して、前記第１及び第２部分(20,22)を互いにロックするようにしたことを特徴とするカプリング装置。
【請求項２】
前記結合部材アーム(30)は、半径方向外方に突出して、各アーム(30)の半径方向最外縁(40)が前記カプリング装置の回転軸と平行に延びるようにした請求項１に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項３】
前記第１部分(20)は、前記結合部材(24)を支持するベース素子(26)と、前記カプリング装置の回転軸と同軸的にこのベース素子(26)から延び、且つ前記結合部材(24)の半径方向内方の移動を防止又は制限するボス(28)とを備え、前記結合部材アーム(30)は、前記ベース素子(26)から、前記ボス(28)に沿って且つそこから半径方向外方に延びる、請求項２に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項４】
前記結合部材アーム(30)は、前記ベース素子の周縁に向かって途中まで延びる、請求項３に記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項５】
前記第２部分(22)は、前記第１部分(20)及び前記結合部材(24)が受け入れられる空洞(48)を備え、この空洞(48)は、前記カプリング装置の回転軸へと横方向に延びる第１肩部(58)を含み、この第１肩部(58)から前記円筒壁(66)が延びている、請求項１から４のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項６】
前記結合部材(24)は、前記弓形チャンネル(50)から半径方向内方に突出する、請求項１から５のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項７】
前記弓形チャンネル(50)の長手方向の広がりは、同じ平面内である、請求項１から６のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項８】
前記第１部分(20)は、回転子のシャフト(16)に設けられ、そして前記第２部分(22)は、前記羽根車(14)に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項９】
前記第１部分(20)は、前記羽根車(14)に設けられ、そして前記第２部分(22)は、回転子のシャフト(16)に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の限定自由移動のカプリング装置。
【請求項１０】
巻線型固定子(84)と、シャフト(16)を含む永久磁石回転子(12)と、限定自由移動を許すカプリング装置(10)を経て前記シャフト(16)に接続されてそれにより駆動される羽根車(14)とを有する同期モータ(80)を備えたポンプアッセンブリであって、前記カプリング装置(10)は、回転軸の周りで相対的に角度変位するように軸方向に係合された第１部分(20)及び第２部分(22)と、これら第１及び第２部分(20,22)に係合して前記相対的な角度変位を防止するための２つの球状結合部材(24)とを備え、前記第１及び第２部分(20,22)の一方は、回転子(12)のシャフト(16)に設けられ、そして前記第１及び第２部分(20,22)の他方は、羽根車(14)に設けられるようなポンプアッセンブリにおいて、前記第１部分(20)は、前記カプリング装置の軸方向に延び且つ半径方向に突出する２つの離間された結合部材アーム(30)を含み、前記第２部分(22)は、前記カプリング装置の回転軸と同軸的に延びる円筒壁(66)と、この円筒壁(66)に形成された２つの離間された弓形チャンネル(50)とを含み、各々の前記結合部材(24)は、各々の前記弓形チャンネル(50)に受け入れられてそこから半径方向に突出すると共に、前記弓形チャンネル(50)の端壁(68)と端壁(68)との間で自由に移動し、前記第１部分(20)が前記第２部分(22)に対して回転するときに、前記第１部分(20)の前記結合部材アーム(30)が前記結合部材(24)に係合して、これを各々の前記弓形チャンネル(50)に沿って移動し、やがて、前記結合部材(24)が前記弓形チャンネル(50)の端壁(68)に当接して、前記第１及び第２部分(20,22)を互いにロックするようにしたことを特徴とするポンプアッセンブリ。
【請求項１１】
シャフト(16)及び羽根車(14)を有する同期モータ(80)を備えたポンプアッセンブリにおいて、前記羽根車を前記シャフトに接続してそれにより回転駆動するようにした請求項１から９のいずれかに記載の限定自由移動カプリング装置(10)を特徴とするポンプアッセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１１４４０（Ｐ２００８−１１１４４０Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２７９５９７（Ｐ２００７−２７９５９７）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（５０２４５８０３９）ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９５９７（Ｐ２００７−２７９５９７）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（５０２４５８０３９）ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム (90)
【Ｆターム（参考）】
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