CN1470211A - 便盖开闭装置 - Google Patents

Abstract

一种便盖关闭装置(10)，在步进电动机正转、将敞开的便盖(6)朝关闭方向旋转时，与电动机侧连接的伞形齿轮(50)通过切换机构(80)与连接在便盖(6)的转动轴(20)侧的连接轮(40)进行机构式的连接。因此便盖(6)由电动机驱动朝关闭方向旋转。当便盖(6)旋转到因自重而可旋转的倾倒开始位置后，切换机构(80)中，解除伞形齿轮(50)与转动轴(20)之间的机构式连接，连接轮(40)从伞形齿轮(50)独立，并与便盖(6)的自重产生的旋转联动，通过电动机的逆转而从连接轮(40)独立，使伞形齿轮(50)回复至便盖(6)处于全开位置时的初期位置。本发明是一种结构简洁且廉价、可大幅度改善手动打开便盖时的操作感的便盖开闭装置。

Description

便盖开闭装置

技术领域

本发明涉及便盖开闭装置，其在全开状态的便盖朝关闭方向关闭途中由电动机驱动，然后利用自重将便盖旋转成全闭状态。

背景技术

以往，上厕所时，便盖敞开着感觉不太好，从卫生方面来看也不合适。另外，在便座中内藏有加热器的场合，便盖敞开会增加电费。为此，作为将敞开着的便盖进行自动关闭的装置，有各种便盖开闭装置的技术方案。

比如，日本专利特开平11-76103号公报揭示了一种装置，将开状态的便盖朝关闭方向关闭途中由电动机驱动，然后利用自重使便盖朝关闭方向旋转。这里，从电动机至便盖的旋转轴由齿轮作机构式连接，同时，在其传递路径的途中设置扭矩限制器，在便盖开始以自重进行旋转之前电动机通电，用其扭矩进行驱动，便盖到达开始以自重进行旋转的位置时自动停止对电动机的通电。即使如此，便盖的力矩大于扭矩限制器的扭矩，故扭矩限制器空转，不会对便盖靠自重而向关闭方向旋转产生障碍。另外，以防止扭矩限制器空转而便盖急剧关闭为目的，便盖的旋转轴由齿轮始终与油阻尼器等缓冲装置连接而联动。

另外，日本专利特开平11-76105号公报揭示的是，对防止便座及便盖急剧关闭的缓冲装置本身用电动机进行驱动，当便盖到达开始以自重进行旋转的位置时，缓冲装置本身的旋转受到机械式的限制，利用内藏的摩擦机构进行空转，直到电动机由定时器控制而停止为止。因此，便盖在利用自重而向关闭方向旋转时，在缓冲装置的阻力作用下轻轻地成为关闭状态。

但是，在上述传统技术的前者装置中，因每当进行便盖开闭就要使扭矩限制器空转，故需要耐久性优良的高价扭矩限制器。另外，扭矩限制器的扭矩与便盖的力矩的大小关系产生逆转的位置虽成为因自重而开始旋转的倾倒开始位置，但是扭矩限制器的扭矩不均，或者对便盖安装盖子引起的力矩差异等，导致倾倒开始位置有很大差异，存在着难以控制电动机的问题。而且，手动打开便盖时，因与电动机连接着，而不得不始终用比扭矩限制器的扭矩大的力进行操作，存在操作感差的问题。

另外，在后者的传统技术中，缓冲装置起着可旋转地支承便座及便盖的作用，故受到大的外力。因此，为使缓冲装置本身旋转，旋转机构的引导部分和与电动机的连接部分必须做得结实。另外，在用手动打开便盖时，前半程便盖的力矩是主要负荷，但从中途开始需要使电动机内藏的摩擦机构滑动，一边让缓冲装置本身旋转一边打开便盖，故中途扭矩急剧增大，存在操作感差的问题。

发明的概要

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种简洁廉价的结构、并能很大程度上改善手动打开便盖时的操作感的便盖开闭装置。

为了解决上述问题，本发明的便盖开闭装置包括：用于开闭便盖的转动轴；将选择驱动该转动轴、将处于全开位置的所述便盖旋转至利用自重而开始朝关闭方向旋转的倾倒开始位置的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置，具有可正反两个方向旋转的电动机、与该电动机的输出轴侧连接的驱动构件、与所述转动轴侧连接的从动构件、对所述驱动构件与所述从动构件的机构式的连接进行切换的切换机构，该切换机构是，所述电动机正旋转、将所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时，所述从动构件与所述驱动构件联动，所述便盖旋转至所述倾倒开始位置后，所述从动构件与所述驱动构件的联动被解除，从所述驱动构件独立，使所述从动构件与所述便盖的自重引起的旋转联动，同时，通过所述电动机的逆转，从所述从动构件独立，将所述驱动构件返回到所述便盖处于所述全开位置时的初期位置。

本发明中，电动机作正转、将敞开的便盖朝关闭方向旋转时，与电动机侧连接的驱动构件通过切换机构而与相对于便盖的转动轴侧连接的从动构件作机构式的连接，故便盖由电动机驱动朝关闭方向旋转。当便盖旋转到开始靠自重旋转的倾倒开始位置后，在切换机构中，驱动构件与从动构件的机构式连接被解除。因此，从动构件从驱动构件独立而与便盖的自重引起的旋转联动，同时，通过电动机的逆转，从从动构件独立，可使驱动构件回复至便盖处于全开位置时的初期位置。因此，手动打开便盖时，从动构件与便盖的移动联动，但与电动机的输出轴侧连接的驱动构件不联动，故手动来打开便盖的力较小就可以了。另外，只要进行驱动构件与从动构件的机构式的连接及其解除即可，电动机控制容易，并且可廉价地构成。

本发明中，在所述切换机构中，比如，所述驱动构件推压所述从动构件，所述便盖从所述全开位置移动至所述倾倒开始位置的位置是该驱动构件的终点位置，并且，所述便盖因其自重而从所述倾倒开始位置旋转至所述全关闭位置期间，在所述从动构件移动的范围内，该从动构件与所述驱动构件处于非干涉状态。

本发明中，所述切换机构比如具有在所述驱动构件上形成有槽的结构，该槽可使所述从动构件的一部分在内侧沿长度方向相对移动，该槽的长度方向的一方的端缘是，当将所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时成为使所述从动构件与所述驱动构件联动的推压部，该槽的所述一方的端缘至另一方的端缘的形状及长度尺寸成为如下那样的形状和长度尺寸：在将所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置后，所述从动构件从所述驱动构件独立而可移动，并通过所述电动机的逆转而从所述从动构件独立，所述驱动构件可回复至初期位置。

本发明中，最好还具有缓冲装置，其产生与所述便盖因自重而欲向关闭方向旋转的力相抗衡的力，以降低所述便盖因自重而从所述倾倒开始位置旋转至所述全关闭位置时的速度。如此结构，可使便盖因自重朝关闭方向旋转时不发生较大的声响，并能防止便盖的破损。

本发明中，作为所述电动机，最好使用步进电动机。如此结构，便盖由电动机驱动朝关闭方向旋转的途中，在用手动打开便盖时，若是步进电动机的话，则会发生失步。因此，电动机驱动中即使朝相反侧操作，也可用较小的力来操作。

本发明中，最好还具有对便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时的所述驱动构件的初期位置及终点位置进行机构式限制的制动件。如此结构，便盖由电动机驱动向关闭方向旋转的途中，进行手动的打开操作，即使驱动构件的位置相对于电动机的通电时间发生偏差，电动机产生逆转、将驱动构件返回初期位置的动作时，也由制动件进行恢复，下次的动作回到正常的驱动。因此，只要对电动机进行步进控制和定时控制就能始终正确地重复动作。

附图的简单说明

图1是应用本发明后的便盖开闭装置的便座装置的说明图。

图2是用于图1所示的便座装置的便盖开闭装置的外观的俯视图。

图3是表示配置在图2所示的便盖开闭装置内的各种零件中机构零件布置的俯视图。

图4是表示配置在图2所示的便盖开闭装置内的各种零件中机构零件布置的展开图。

图5(A)、(B)、(C)是表示图2所示的便盖开闭装置的动作说明图，分别对应于便盖处于全开位置、倾倒开始位置、全关闭位置。

发明的最佳实施形态

以下参照附图对应用本发明后的便盖开闭装置作说明。

图1是本形态的应用便盖开闭装置后的便座装置的说明图。图2是本形态的便盖开闭装置的外观的俯视图。图3及图4分别是表示配置在本形态的便盖开闭装置内的各种零件中机构零件布置的俯视图及展开图。

图1所示的洋式便器1，包括便器主体2、水箱3、便座装置4等，便座装置4大致由便座5、便盖6及主体罩7构成。主体罩7的内部内藏有图2所示的便盖开闭装置10，该便盖开闭装置10中，从装置外壳30内凸出有与便座5连接的便座支轴11、与便盖6连接的转动轴20。

便盖开闭装置10是用于：将处于图1的实线LA所示的全开位置的便盖6由电动机驱动至关闭方向的中途位置，即图1的点划线LB所示的倾倒开始位置后，便盖6利用自重产生的旋转而倒在全关闭位置。

如图3及图4所示，便盖开闭装置10，相对于便座支轴11而构成油阻尼装置21，使用者将便座5覆盖在便器主体2上时，即使中途放开手，便座5也不会急剧倒下。另外，便盖开闭装置10，也相对于转动轴20构成油阻尼装置22，使用者将便盖6放倒而覆盖在便座5上时，即使中途放开手，便盖6也不会急剧倒下。

便盖开闭装置10中，在装置外壳30内，平面形状为圆形的连接轮40(从动构件)通过E型制动环13而与转动轴20的基端侧连接，另一方面，装置外壳30内配置有作为用于通过连接轮40旋转驱动便盖6的电动机(驱动源)的可正反两个方向旋转的步进电动机60。

装置外壳30由上壳36和下壳37构成，通过上壳36的圆形加强筋和槽状加强筋，而使步进电动机60的电动机外壳及底板得到固定。

从步进电动机60的输出轴至连接轮40的驱动力传递路径上具有齿轮列，该齿轮列包括：具有固接在步进电动机60输出轴上的小齿轮61和与该小齿轮61啮合的齿轮的第1轮71；具有与该第1轮71的小齿轮啮合的齿轮的第2轮72；具有与该第2轮72的小齿轮啮合的齿轮的第3轮73；以及与该第3轮73的小齿轮啮合的伞形齿轮50，在伞形齿轮50与连接轮40之间，构成对伞形齿轮50与连接轮40之间的机构式的连接进行切换的切换机构80。这里，相当于伞形齿轮50的基部的圆形部分与连接轮40重叠成平面且同心状，可绕共同的旋转中心轴进行旋转。

本形态的切换机构80中，伞形齿轮50的与连接轮40相对的面上对称形成2个由相对于其旋转中心轴为同心状的凹部所构成的槽51，另一方面，在连接轮40侧形成2个分别嵌入2个槽51内的凸起41。

这里，图3表示便盖6处于图1的实线LA所示的全开位置时的状态，便盖6处于全开位置时，槽51中，位于顺时针CW侧的一方的端缘511、位于逆时针CCW侧的另一方的端缘512中，凸起41处于与一方端缘511大致抵接的状态。

另外，连接轮40的下端部分为凸轮部，另一方面，连接轮40的侧方位置配置有作为凸轮推杆的杆91。杆91配置成以支轴为中心可旋转，且具有与形成在连接轮40外周面上的凸轮面45抵接的接点。另外，杆91的与接点相反侧端部和线圈弹簧92的一方端连接，该线圈弹簧92的另一端侧挂钩在外壳的凸起41上。因此，杆91的接点在拉伸弹簧92的施力下有弹性地与凸轮面抵接。

另外，杆91的端部固接有磁铁96，而在与磁铁96相对的位置配置有安装在电路基板99(参照图4)上的由霍尔IC构成的传感器97。因此，连接轮40从图3所示的状态旋转、杆91与其联动而摆动时，则固接于杆91的磁铁96的位置发生变化，故可通过传感器97检测出已进行了这样的动作。因此，可通过传感器97检测出连接轮40的角度位置即便盖6是开着还是关闭着。这里，凸轮面45在便盖6处于全关闭位置之前、从30°的角度位置开始凹陷，来自传感器97的输出信号在便盖6处于全关闭位置之前、在30°的角度位置进行切换。

如此结构的便盖开闭装置10的切换机构80中，槽51形成的角度范围约为157°，而凸起41所占的角度范围为30°，故槽51与凸起41之间可确保相当于127°的角度范围的空隙。

本形态中，处于全开位置的便盖6被设定成，从直立姿势看处于向后方倾斜30°的状态，从该状态将便盖6由步进电动机60向关闭方向旋转驱动60°后，便盖6到达向前方倾斜30°的倾倒开始位置，此后便盖6因自重而向全关闭位置旋转。

另外，装置外壳30的内面形成机构式地对便盖6从全开状态位置旋转至倾倒开始位置时的伞形齿轮50的初期位置及终点位置进行限定的2个制动件31、32。

图5(A)、(B)、(C)是表示本形态的便盖开闭装置的动作说明图，分别对应于便盖处于全开位置、倾倒开始位置、全关闭位置。

本形态的便盖开闭装置10中，便盖6处于全开位置时，如图5(A)所示，连接轮40的凸起41位于在伞形齿轮50上形成的槽51的一方的端缘511附近，并且，杆91的接点被凸轮面45推回，磁铁96处于接近传感器97的位置。

在此状态下，尽管便座装置4中检测出无人在使用，但在由便盖开闭装置10的传感器97检测出便盖6以敞开的状态放置规定时间的场合，步进电动机60朝正方向驱动规定的步数或规定的时间。其结果，输出轴的旋转传递至第1轮71、第2轮72、第3轮73 及伞形齿轮50，如图5(B)所示，伞形齿轮50朝逆时针的CCW方向旋转60°。该位置是伞形齿轮50的终点位置。进行如此旋转的期间，在伞形齿轮50的槽51内，其一方的端缘511处，由于连接轮40的凸起41受到推压，故连接轮40旋转60°，便盖6旋转至前倾30°的倾倒开始位置。

从该状态开始，便盖6利用自重而旋转至全关闭位置，与其联动，连接轮40的凸起41如图5(C)所示而进一步向逆时针的CCW方向旋转60°。不过，由于伞形齿轮50的槽51与凸起41之间确保有足够的空隙，故伞形齿轮50与凸起41不会干涉，在伞形齿轮50及连接轮40中，仅连接轮40与便盖6联动。

另外，由于通过便盖6的靠自重产生的旋转，形成在连接轮40上的凸轮面45也向逆时针CCW方向旋转，故便盖6到达全关闭位置之前，在30°的角度位置处杆91产生旋转，由于磁铁96远离传感器97，故来自传感器97的输出信号被切换。因此，通过来自传感器97的输出信号，可检测出便盖6已关闭。

另一方面，在便盖6因自重而旋转至全关闭位置期间，在步进电动机60的逆时针方向的旋转驱动下，伞形齿轮50朝顺时针CW方向旋转60°，回复至图5(C)所示的初期位置。此时，伞形齿轮50的槽51与凸起41之间也能确保足够的空隙，故伞形齿轮50与凸起41之间不干涉，伞形齿轮50  连接轮40中，仅伞形齿轮50回复到初期位置。

然后，从图5(C)所示的状态开始，使用者用手动来打开便盖6时，连接轮40与便盖6的旋转联动而从图5(C)所示的位置返回到图5(A)所示的位置，在此期间，伞形齿轮50与凸起41之间不干涉，与步进电动机60和齿轮列连接的伞形齿轮50及连接轮40中，仅连接轮40回复到初期位置。

由此，本形态的便盖开闭装置10中，步进电动机60借助伞形齿轮50、连接轮40、转动轴20驱动便盖6，将便盖6从全开位置旋转60°至倾倒开始位置后，便盖6因自重而朝关闭方向倒下。此时，从伞形齿轮50独立，与便盖6的靠自重进行的旋转联动。另外，将便盖6从全开位置至倾倒开始位置用电动机驱动进行旋转后，使电动机逆转，与连接轮40独立，伞形齿轮50可返回初期位置。进一步利用者手动打开便盖6时，与便盖6的旋转联动，连接轮40返回原来的位置，但是此时伞形齿轮50与凸起41不干涉，不通过步进电动机60或与齿轮列连接的伞形齿轮50施加多余的负荷。故手动打开便盖6时用很小的力即可。

另外，在组成如此结构时，由于利用在伞形齿轮50内形成的槽51、在连接轮40内形成的凸起41，对伞形齿轮50及连接轮40进行机构式的连接及解除，故电动机控制容易并且能廉价构成。

另外，本形态中，由于由步进电动机60驱动便盖6，故便盖6利用电动机驱动而朝关闭方向旋转的的途中，如想手动打开便盖6时，步进电动机60会产生失步。因此即使在电动机驱动中也可用小的力朝相反侧操作。

而且，对便盖6从全开位置旋转至倾倒开始位置时的伞形齿轮50的初期位置及终点位置进行机构式限制的制动件31、32，形成为装置外壳30的一部分。因此，便盖由电动机驱动向关闭方向旋转的途中，比如进行手动打开操作，即使驱动构件的位置相对于电动机的通电时间发生偏差，电动机逆转，将伞形齿轮50返回初期位置的动作时，也可由制动件31进行恢复，下次的动作回到正常的驱动。因此，只要对电动机进行步进控制和定时控制就能始终正确地重复动作。

(其他实施形态)

上述形态中，使用了拥有共同轴心的伞形齿轮50和连接轮40，在它们之间构成切换机构80，但是也可采用驱动构件与从动构件由另外的轴心构成的切换机构。

如上所述，本发明中，在电动机正转、将处于敞开着的便盖朝关闭方向旋转时，与电动机侧连接的驱动构件通过切换机构而机构式地与连接在便盖转动轴侧的从动构件相连接，故便盖由电动机驱动朝关闭方向旋转。然后，便盖旋转至依靠自重可进行旋转的倾倒开始位置后，切换机构中，解除驱动构件与从动构件之间的机构式的连接。因此，从驱动构件独立，从动构件与便盖的利用自重进行的旋转联动，同时，通过电动机的逆转，从从动构件独立，可使驱动构件回复至便盖处于全开位置时的初期位置。因此，手动打开便盖时，尽管从动构件与便盖的移动联动，但由于与电动机的输出轴侧连接着的驱动构件不联动，故可用小的力来打开便盖。另外，只要将驱动构件与从动构件之间进行机构式的连接和解除即可，故电动机控制较容易，并能廉价地构成。

Claims (6)

1.一种便盖开闭装置，具有：用于开闭便盖的转动轴；将该转动轴旋转驱动、将处于全开位置的所述便盖旋转至利用自重而朝关闭方向旋转的倾倒开始位置的驱动装置，其特征在于，

所述驱动装置具有可正反两个方向旋转的电动机、与该电动机的输出轴侧连接的驱动构件、与所述转动轴侧连接的从动构件、对所述驱动构件与所述从动构件的机构式的连接进行切换的切换机构，

该切换机构是，在所述电动机正旋转、将所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时，所述从动构件与所述驱动构件联动，所述便盖旋转至所述倾倒开始位置后，所述从动构件与所述驱动构件的联动被解除，从所述驱动构件独立，使所述从动构件与所述便盖的因自重产生的旋转联动，且通过所述电动机的逆转，而从所述从动构件独立，所述驱动构件返回到所述便盖处于所述全开位置时的初期位置。

2.如权利要求1所述的便盖开闭装置，其特征在于，在所述切换机构中，所述驱动构件推压所述从动构件，所述便盖从所述全开位置移动至所述倾倒开始位置的位置是该驱动构件的终点位置，且所述便盖利用其自重而从所述倾倒开始位置旋转至所述全关闭位置的期间，在所述从动构件移动的范围内，该从动构件与所述驱动构件处于非干涉状态。

3.如权利要求1所述的便盖开闭装置，其特征在于，所述切换机构，具有在所述驱动构件上形成的槽，所述从动构件的一部分可在内侧沿长度方向相对移动，

该槽的长度方向的一方的端缘，成为当将所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时使所述从动构件与所述驱动构件联动的推压部，

该槽的所述一方的端缘至另一方的端缘的形状及长度尺寸是如下的形状和长度尺寸：在所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置后，所述从动构件从所述驱动构件独立而可移动，且通过所述电动机的逆转，而从所述从动构件独立，所述驱动构件可回复至初期位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的便盖开闭装置，其特征在于，还具有缓冲装置，其产生与所述便盖因自重而向关闭方向欲旋转的力相抗衡的力，以降低所述便盖因自重从所述倾倒开始位置旋转至所述全关闭位置时的速度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的便盖开闭装置，其特征在于，所述电动机是步进电动机。

6.如权利要求1至5中任一项所述的便盖开闭装置，其特征在于，还具有对所述便盖从所述全开位置旋转至所述倾倒开始位置时的所述驱动构件的初期位置及终点位置进行机构式限制的制动件。

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