JP2002219076A - 便座・便蓋の自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 付勢トルクのロスとバラツキを最小限に押さ
える。便座・便蓋が開閉途中で停止するトラブルを防止
する。モータの小型化、高信頼性を図る。 【解決手段】 モータ１の駆動力を出力軸３を介して便
座・便蓋に伝達して便座・便蓋を自動的に開閉するよう
にした便座・便蓋の自動開閉装置である。出力軸３に対
して便座・便蓋の自重方向の力と反対方向の力を付勢す
る付勢バネ５を設ける。付勢バネ５は、出力軸３と同心
円上に配置されるコイル円筒部５ａを有していると共に
その巻き端の一方が出力軸３に固定されると共に巻き端
の他方が本体ケース７側に係止され、コイル円筒部５ａ
の内側にはその略全長に亘ってコイル円筒部５ａと同心
円上のバネ支持部材８が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洋式便器における
便座・便蓋の自動開閉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図９（ａ）（ｂ）に示すように、
洋式便器１５の便座４０及び便蓋（図示せず）を自動開
閉させる自動開閉装置６’が知られている。この自動開
閉装置６’は、モータの駆動力を減速機構で減速すると
共に、その駆動力を出力軸３を介して便座４０に伝達
し、便座４０を自動的に開閉するものである。また、便
座４０を開くときのモータの実負荷を軽減させる目的
で、ゼンマイとかネジリコイルバネなどからなる付勢バ
ネ５を設け、便座４０及び便蓋の自重方向の力と反対方
向の力を付勢するようにしている。

【０００３】付勢バネ５を配置する方法として、従来は
図１０に示すように、出力軸３と同心円上に付勢バネ５
のコイル円筒部５ａを配置し、その巻き端の一方の可動
端５ｃを出力軸３に直角に嵌合させており、巻き端の他
方の固定端５ｂを、本体ケース７の固定部５０に直角に
嵌合させている。その付勢トルクは、便座４０の開状態
で零、閉状態で最大となるように設定されている。なお
図中の１０は出力歯車、９’は出力歯車１０の軸受部で
あり、その長さＥを短くすることで付勢バネ５の可動端
５ｃを出力軸３に嵌合できるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来では付
勢バネ５のコイル円筒部５ａと出力軸３との間の間隔
Ｂ’が大きいため、付勢バネ５が圧縮・開放される途中
で、コイル円筒部５ａが前後左右に暴れて、コイル円筒
部５ａのネジレ状態が偏ったり、出力軸３に当たってい
わゆる倒れた状態となることがあり、これに起因して正
常な付勢トルクが得られなくなる。特に、付勢バネ５の
可動端５ｃは出力軸３に直接嵌合しているため、特に可
動端５ｃ近傍部分で倒れた状態になりやすい。この場
合、付勢バネ５の偏りや倒れに起因する付勢トルクのロ
スが大きく非効率である。また、付勢バネ５の固定端５
ｂは本体ケース７の固定部５０に固定されているため、
製作誤差などに起因して、付勢バネ５の可動端５ｃと固
定端５ｂとの角度誤差が生じやすくなり、このような角
度誤差に起因する付勢トルクのバラツキも大きくなる。
この結果、付勢トルクのロスとバラツキに起因して、便
座４０が開閉途中で停止するトラブルが生じやすく、ま
た過大なモータの出力トルクが必要となり、モータの大
型化、コストアップを招くという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
発明したものであって、その目的とするところは、付勢
トルクのロスとバラツキを最小限に押さえることによ
り、便座・便蓋が開閉途中で停止するトラブルを防止で
きると共に、過大なモータ出力トルクが不要となり、モ
ータの小型化、コストダウンを図ることができると共
に、信頼性の高い便座・便蓋の自動開閉装置を提供する
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明にあっては、モータ１の駆動力を
減速機構２を介して減速すると共に、その駆動力を出力
軸３を介して便座・便蓋に伝達することにより、便座・
便蓋を自動的に開閉するようにした便座・便蓋の自動開
閉装置において、上記出力軸３に対して便座・便蓋の自
重方向の力と反対方向の力を付勢する付勢バネ５を備え
ており、この付勢バネ５は、出力軸３と同心円上に配置
されるコイル円筒部５ａを有していると共にその巻き端
の一方が出力軸３に固定されると共に巻き端の他方が本
体ケース７側に係止され、コイル円筒部５ａの内側には
その略全長に亘ってコイル円筒部５ａと同心円上のバネ
支持部材８が設けられていることを特徴としており、こ
のように構成することで、コイル円筒部５ａの略全長に
わたってコイル円筒部５ａからバネ支持部材８までの間
隔Ｂを一定にでき、従来のような付勢バネ５の偏りや倒
れを防止できるので、付勢トルクのロスとバラツキを最
小限に抑えることができる。

【０００７】また請求項２記載の発明は、請求項１にお
いて、付勢バネ５の巻き端の一方は出力軸３と一体に構
成されている出力歯車１０の嵌合孔１１に圧入固定され
ていることを特徴とするのが好ましく、この場合、付勢
バネ５が自重によって抜け出ることがなく、本体ケース
７ヘの組立性が向上すると共に、付勢バネ５のガタツキ
防止に役立つ。

【０００８】また請求項３記載の発明は、請求項１又は
請求項２において、付勢バネ５の巻き端の他方には、本
体ケース７に設けたボス１２に係合するフック部１３が
設けられていると共に、付勢トルクが零の状態ではフッ
ク部１３とボス１２との間にその全周にわたって所定の
隙間Ａが設けられていることを特徴とするのが好まし
く、この場合、隙間Ａによって製作上の角度誤差が吸収
され、付勢トルクのバラツキを抑えることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【００１０】本実施形態の洋式便器における便座・便蓋
の自動開閉装置は、図１に示すように、便座・便蓋を自
動開閉させるための正逆回転可能なモータ１と、モータ
１の駆動力を減速して出力軸３に伝える減速機構２と、
出力軸３に対して便座・便蓋の自重方向の力と反対方向
の力を付勢する付勢バネ５とを備えている。なお、本例
の自動開閉装置の基本構造は従来例（図１０）と同様で
あり、共通する部分には同一符号を付して詳しい説明は
省略する。

【００１１】上記減速機構２は、図１、図３に示すよう
に、モータ１の駆動軸１６に圧入されているピニオン１
７と、これに連結される減速歯車１８、１９、２０、２
１及び出力歯車１０とで構成されている。各減速歯車１
８〜２１は、回転自在に歯車軸２２、２３、２４、２５
が配置されおり、モータ１の駆動力は、減速歯車１８〜
２１を介して出力軸３に伝達され、更に出力軸３と嵌合
する連結軸４を介して便座・便蓋に伝えられるようにな
っている。さらに、減速機構２には、モータ１の負荷を
軽減するための付勢バネ５と、分圧比により便座・便蓋
の開角度位置を算出する可変抵抗器２６と、開閉装置本
体から連結軸４が抜けるのを防止する連結軸抜け止めバ
ネ２７とが設けられている。

【００１２】上記付勢バネ５は、モータ１の実負荷を軽
減するための補助的役割を果たすものであり、本例では
ネジリコイルバネで構成されている。そのコイル円筒部
５ａは出力軸３と同心円上に配置されている。コイル円
筒部５ａの内側には、コイル円筒部５ａと同心円上に出
力歯車１０の軸受部９が配置されている。本例では、こ
の軸受部９がバネ支持部材８を兼ねる構造となってい
る。このバネ支持部材８を兼ねる軸受部９は、コイル円
筒部５ａの略全長Ｆに亘って延びていると共に、コイル
円筒部５ａの略全長Ｆに亘って軸受部９までの間隔Ｂが
一定に設定され、このように間隔Ｂを一定にすること
で、付勢バネ５の偏り、倒れを防止できるようになって
いる。

【００１３】上記付勢バネ５の巻き端の一方の可動端５
ｃは、出力軸３と一体形成されている出力歯車１０に設
けた嵌合孔１１内に圧入固定されている。この嵌合孔１
１の内面の複数箇所には突起３０が突設されており、各
突起３０によって付勢バネ５の可動端５ｃを嵌合孔１１
に挿入したときに圧入状態となり、付勢バネ５の自重に
よって落下しない構造となっている。

【００１４】また、付勢バネ５の巻き端の他方の固定端
５ｂはフック形状をしたフック部１３からなり、このフ
ック部１３が本体ケース７から突出したボス１２に係止
されている。本例では、付勢トルクが零の状態（付勢バ
ネ５の開放状態）では、フック部１３とボス１２との間
にその全周に亘って所定の隙間Ａが設けられるようにな
っている。この隙間Ａは部品の製造公差を吸収するため
のものであり、付勢バネ５の圧縮時は無くなり、フック
部１３とボス１２とは密着して係合できるようになって
いる。ここで図５、図６は、便座・便蓋の開閉状態と、
出力歯車１０と嵌合している付勢バネ５の可動端５ｃと
固定端５ｂとの位置関係を示している。図５に示すよう
に、出力歯車１０が便座・便蓋の開位置から閉位置まで
回転すると、付勢トルクが零から最大まで回転角度に比
例して変化するようになる。

【００１５】図８は、付勢バネ５の付勢トルクと、便座
・便蓋の負荷トルクとの関係を示している。図中のライ
ンＬ₁が付勢バネ５の付勢特性、ラインＬ₂が便座・便蓋
の負荷特性、ラインＬ₃がモータ１の実負荷特性をそれ
ぞれ示している。この図８から、便座・便蓋の角度位置
に応じて、その負荷トルクは変化していることがわか
る。また便座・便蓋の負荷トルクは、閉状態近傍で最大
であり、開状態で零となり、また、便座・便蓋の負荷ト
ルクと付勢トルクとの差がモータ１の実負荷となること
がわかる。

【００１６】ここで、モータ１の実負荷は、図８のライ
ンＬ₃に示すように、一定負荷ではなく、２次曲線的に
変化しており開状態で零となっている。従って、便座・
便蓋を一定速度で回動させるにはモータ１の実負荷の変
化に対応して、モータ１の出力を変化させる必要があ
る。本実施形態では、ロータリー型の可変抵抗器２６
（図１）にて、便座・便蓋の開き角度θ（図５、図６）
を検出しており、デューティ制御にてモータ１の出力を
モータ１の実負荷に対応させることでスムーズな動作を
得るようにしている。この場合、付勢トルクのバラツキ
が大きくなると、モータ１の実負荷が設定されたデュー
ティ比で対応できなくなり、モータ１の出力に過不足が
生じ、動作が途中で停止したり、衝突音が大きくなると
いう不具合が発生する。本例では付勢トルクのバラツキ
を小さくすることで上記不具合を解消している。更に、
便座・便蓋が開状態になる時の衝突音を低減するため
に、停止直前にモータ端子間を短絡することでモータ１
にブレーキをかけて停止させている。この場合、その停
止位置は可変抵抗器２６にて検出している。

【００１７】さらに、便座・便蓋を開状態から閉状態へ
回動させる場合について説明すると、このときモータ１
の実負荷は、閉状態から開状態への動作と反対に、回動
初期のみモータ１の出力を必要とし、それ以後は便座・
便蓋の自重にて回動する。そして、便座・便蓋が閉まる
時の衝突音を低減するために、停止直前にモータ端子間
を短絡してモータ１にブレーキをかけて停止させてい
る。この場合もその停止位置は可変抵抗器２６にて検出
している。なお、この閉動作の場合は、付勢バネ５が緩
衝材の役目を果たしている。

【００１８】しかして、付勢バネ５のコイル円筒部５ａ
の内側にその略全長に亘って、コイル円筒部５ａと同心
円上のバネ支持部材８を設けると共に、コイル円筒部５
ａの略全長にわたってバネ支持部材８までの間隔Ｂを一
定にしたことによって、付勢バネ５が圧縮・開放される
途中で、従来のような偏ったネジレ状態となったり、倒
れた状態となったりするのを防止できるようになる。こ
の結果、正常な付勢トルクが得られ、付勢トルクのロス
をなくして効率向上を図ることができる。このように、
付勢トルクのロスとバラツキを最小限に抑えることで、
便座・便蓋が開閉途中で停止するトラブルを防止できる
と共に、過大なモータ１の出力トルクが不要となり、小
型で安価なモータ１の採用が可能となる。

【００１９】さらに、図６のような付勢トルクが零の状
態では、付勢バネ５の固定端５ｂに設けたフック部１３
と本体ケース７のボス１２との間には、その全周にわた
って所定量の隙間Ａが設けられているため、この隙間Ａ
によって製作上の角度誤差が吸収される。つまり、フッ
ク部１３とボス１２とが常に接触した状態で係合してい
ると、製造誤差等によって付勢トルクのバラツキが生じ
るが、上記隙間Ａによって付勢トルクのバラツキを抑え
ることが可能となり、これにより便座・便蓋が開閉途中
で停止するようなトラブルを防止できるものとなる。

【００２０】また本例では、出力歯車１０の軸受部９が
バネ支持部材８を兼用しており、しかもこの軸受部９を
コイル円筒部５ａの略全長に亘って設けているので、バ
ネ支持部材８を別途設ける必要がなく、部品数を減らし
て構造の簡素化、組立て性の向上を図ることができるう
えに、装置の小型化を実現できる。

【００２１】また、付勢バネ５の可動端５ｃを出力歯車
１０の嵌合孔１１に挿入したときに圧入状態となり、付
勢バネ５は自重によっては抜けなくなるので、出力歯車
１０と付勢バネ５とが一体固定されることとなり、本体
ケース７ヘの組立性が向上する。さらに、出力歯車１０
に付勢バネ５の可動端５ｃを圧入固定することにより、
ガタツキによる付勢トルクのバラツキを抑えることが可
能となる。

【００２２】

【発明の効果】上述のように請求項１記載の発明にあっ
ては、モータの駆動力を減速機構を介して減速すると共
に、その駆動力を出力軸を介して便座・便蓋に伝達する
ことにより、便座・便蓋を自動的に開閉するようにした
便座・便蓋の自動開閉装置において、上記出力軸に対し
て便座・便蓋の自重方向の力と反対方向の力を付勢する
付勢バネを備えており、この付勢バネは、出力軸と同心
円上に配置されるコイル円筒部を有していると共にその
巻き端の一方が出力軸に固定されると共に巻き端の他方
が本体ケース側に係止され、コイル円筒部の内側にはそ
の略全長に亘ってコイル円筒部と同心円上のバネ支持部
材が設けられているので、コイル円筒部の略全長にわた
ってバネ支持部材までの間隔を一定にでき、従来のよう
な付勢バネの偏りや倒れを防止できるので、付勢バネの
正常な付勢トルクが得られ、付勢トルクのロスをなくし
て効率向上を図ることができる。この結果、付勢トルク
のロスとバラツキを最小限に抑えることができ、便座・
便蓋が開閉途中で停止するトラブルを防止でき、信頼性
向上を図ることができると共に、過大なモータ出力トル
クが不要となり、小型で安価なモータの採用が可能とな
る。

【００２３】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、付勢バネの巻き端の一方は出力軸と一
体に構成されている出力歯車の嵌合孔に圧入固定されて
いるので、付勢バネが自重によって抜け出ることがな
く、出力歯車と付勢バネとが一体固定されることによ
り、本体ケースヘの組立性が向上すると共に、付勢バネ
のガタツキによる付勢トルクのバラツキを抑えることが
できる。

【００２４】また請求項３記載の発明は、請求項１又は
請求項２記載の効果に加えて、付勢バネの巻き端の他方
には、本体ケースに設けたボスに係合するフック部が設
けられていると共に、付勢トルクが零の状態ではフック
部とボスとの間にその全周にわたって所定の隙間が設け
られているので、この隙間によって製作上の角度誤差が
吸収され、付勢トルクのバラツキを抑えることが可能と
なり、この結果、便座・便蓋が開閉途中で停止するトラ
ブルを防止でき、自動開閉装置の信頼性向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す断面図である。

【図２】同上の出力軸と付勢バネ付近の断面図である。

【図３】同上の自動開閉装置内部の説明図である。

【図４】（ａ）は同上の付勢バネの可動端と出力歯車と
の嵌合状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断
面図である。

【図５】同上の付勢トルクが最大の場合の正面断面図で
ある。

【図６】同上の付勢トルクが零の場合の正面断面図であ
る。

【図７】同上の連結軸と連結軸抜け止めバネとを開閉装
置本体に装着する場合の説明図である。

【図８】同上の便座・便蓋の負荷トルクと付勢トルクの
関係を示すグラフである。

【図９】（ａ）（ｂ）は便座の自動開閉状態の説明図で
ある。

【図１０】従来の出力軸と付勢バネ付近の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ モータ ２ 減速機構 ３ 出力軸 ４ 連結軸 ５ 付勢バネ ５ａ コイル円筒部 ５ｂ 固定端 ５ｃ 可動端 ７ 本体ケース ８ バネ支持部材 １０ 出力歯車 １１ 嵌合孔 １２ ボス １３ フック部 Ａ 隙間 Ｂ 間隔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの駆動力を減速機構を介して減速
   すると共に、その駆動力を出力軸を介して便座・便蓋に
   伝達することにより、便座・便蓋を自動的に開閉するよ
   うにした便座・便蓋の自動開閉装置において、上記出力
   軸に対して便座・便蓋の自重方向の力と反対方向の力を
   付勢する付勢バネを備えており、この付勢バネは、出力
   軸と同心円上に配置されるコイル円筒部を有していると
   共にコイル円筒部の巻き端の一方が出力軸に固定される
   と共に巻き端の他方が本体ケース側に係止され、コイル
   円筒部の内側にはその略全長に亘ってコイル円筒部と同
   心円上のバネ支持部材が設けられていることを特徴とす
   る便座・便蓋の自動開閉装置。
2. 【請求項２】 付勢バネの巻き端の一方は、出力軸と一
   体に構成されている出力歯車の嵌合孔に圧入固定されて
   いることを特徴とする請求項１記載の便座・便蓋の自動
   開閉装置。
3. 【請求項３】 付勢バネの巻き端の他方には、本体ケー
   スに設けたボスに係合するフック部が設けられていると
   共に、付勢トルクが零の状態ではフック部とボスとの間
   にその全周にわたって所定の隙間が設けられていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の便座・便蓋の
   自動開閉装置。