JP2002372122A - 歯車付きモータおよび便座、便蓋駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動力を補助して出力歯車に伝達する付勢手
段を有する歯車付きモータであって、出力軸周辺の厚さ
を薄くすることができる歯車付きモータ、およびデザイ
ン上スマートで、使い勝手のよい便座、便蓋駆動装置を
得る。 【解決手段】 モータ５３と、モータ５３の駆動力を出
力軸７０に伝達する動力伝達輪列とを有し、動力伝達輪
列は、モータ５３からの駆動力を出力軸７０と一体の出
力歯車６４に伝達する伝達歯車６３を含む歯車付きモー
タ。駆動力を補助してこれを出力歯車６４に伝達する付
勢手段７１が伝達歯車６３に備えられている。伝達歯車
６３は、駆動力を増速して出力歯車６４に伝達するよう
に出力歯車６４よりも大径である。付勢手段７１が備え
られている伝達歯車６３はアイドル歯車である。この歯
車付きモータを便座、便蓋駆動装置の駆動源として用い
た便座、便蓋駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車付きモータお
よび便座、便蓋駆動装置に関するもので、特にその駆動
力をアシストする付勢手段を有し、その付勢手段の配置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】便器に開閉可能に取付けられる便座や便
蓋を、電動力によって開閉するようにしたものがある。
電動力による便座や便蓋の開閉駆動源として歯車付モー
タが用いられる。この歯車付モータにおいては、便座や
便蓋を開くときと閉じるときとでは重力の影響を受けて
駆動トルクが異なる。閉じるときは重力方向に下りてい
くので小さいトルクでよく、開くときは重力に逆らって
上がっていくので大きなトルクが必要である。そこで、
閉じるときに付勢手段を付勢し、開くときに蓄勢力を解
放することによってトルクをアシストするようにし、こ
れによって開閉時のトルク差を小さくして、必要なモー
タ出力をできるだけ小さくする工夫がなされている。

【０００３】図５、図６は、上記のような従来の歯車付
モータの例を示す。図５、図６において、二つのケース
半体１、２があり、このケース半体１、２を向かい合わ
せにしてネジ止めすることにより歯車付モータのケース
が形成されている。このケース内には上記二つのケース
半体１、２に挟み込まれてモータ３が固定されるととも
に、軸１３、１４、１５、１６が支持されている。モー
タ３の出力軸にはピニオン４が取付けられている。軸１
３には、一体に形成された大径歯車５と小径歯車６が回
転可能に嵌められ、上記ピニオン４と大径歯車５が噛み
合っている。

【０００４】上記軸１４には、一体に形成された大径歯
車７と小径歯車８が回転可能に嵌められ、上記小径歯車
６と大径歯車７が噛み合っている。上記軸１５には、一
体に形成された大径歯車９と小径歯車１０が回転可能に
嵌められ、上記小径歯車８と大径歯車９が噛み合ってい
る。上記軸１６には歯車１１が回転可能に嵌められ、上
記小径歯車６と歯車１１が噛み合っている。歯車１１は
さらに歯車１２と噛み合っている。歯車１２は出力軸１
７を一体に有していて、出力軸１７はケース半体１から
突出している。出力軸１７の外周側にはケース内におい
てコイルばね１８が挿入されている。コイルばね１８の
一端部は出力軸１７に結合乃至は係合され、他端部はケ
ースに結合乃至は係合されていて、出力軸１７が一方向
に回転するときコイルばね１８が蓄勢され、出力軸が逆
向きに回転するときコイルばね１８の蓄勢力で付勢され
るようになっている。

【０００５】上記のように、モータ３のピニオン４から
歯車１２に至る動力伝達輪列は減速歯車列を構成してい
る。図６に示すように、上記減速歯車列とは別系統のも
う一つの動力伝達輪列が設けられている。もう一つの動
力伝達輪列は、モータ出力軸に設けられたピニオン２
４、歯車２５、歯車２９、歯車３１、歯車３２を有して
なる。歯車２５、歯車２９、歯車３１、歯車３２はそれ
ぞれ前述の動力伝達輪列を構成する歯車５、歯車９、歯
車１１、歯車１２に対応する。歯車３２は出力軸３７と
一体に形成され、出力軸３７はケース外に突出してい
る。出力軸３７には前述のコイルばね１８に対応するば
ねが設けられ、出力軸３７の回転の向きによってばねを
蓄勢し、また蓄勢力によって出力軸３７の回転を付勢す
るようになっている。

【０００６】上記二つの出力軸１７、３７の一方は便座
の回転軸に、他方は便蓋の回転軸に連結され、上記二つ
の動力伝達輪列を有してなる二つの動力伝達系統は独立
に制御されて、便座と便蓋とが独立に開閉するようにな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたとおり、従
来の歯車付きモータでは、駆動力をアシストする付勢手
段としてのコイルばねを動力伝達系統の最終段である出
力軸に配置して出力軸をアシストするようになってい
る。しかし、二つの出力軸を接近させて配置する必要が
あること、その他の理由によって、出力軸の半径を大き
くするには限りがあるため、適正なトルクを得るために
所定の長さのコイルばねにするには、巻数を多くして巻
き方向（軸方向）の長さを長くする必要があり、その
分、出力軸を長くする必要があるとともに出力軸周辺の
厚さが厚くなる。

【０００８】しかるに、この種歯車付きモータの用途に
よっては薄型化の要求が強く、従来の構造では要求に応
えることができなくなっている。例えば、上記歯車付き
モータを便座、便蓋駆動装置に用いる場合、デザイン
上、あるいは使い勝手の点から、薄型化の要求が強く、
特に出力軸周辺の薄型化が求められているが、従来の歯
車付きモータでは対応することができない。

【０００９】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、駆動力を補助してこれ
を出力歯車に伝達する付勢手段を有する歯車付きモータ
であって、出力軸周辺の厚さを薄くすることができる歯
車付きモータを提供することを目的とする。本発明はま
た、便座、便蓋駆動装置に用いる歯車付きモータを薄型
化することにより、デザイン上スマートで、かつ、使い
勝手のよい便座、便蓋駆動装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、モータと、このモータの
駆動力を出力軸に伝達する動力伝達輪列とを有し、この
動力伝達輪列は、モータからの駆動力を出力軸と一体の
出力歯車に伝達する伝達歯車を含む歯車付きモータにお
いて、駆動力を補助してこれを上記出力歯車に伝達する
付勢手段が上記伝達歯車に備えられていることを特徴と
する。出力歯車よりも前の段に付勢手段が配置されてい
るので、出力軸周辺の厚さを薄くすることができ、ま
た、付勢手段を配置するにあたって設計上の自由度が増
す。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、付勢手段が備えられている伝達歯車は、駆
動力を増速して出力歯車に伝達するように出力歯車より
も大径であることを特徴とする。請求項３記載の発明
は、請求項１または２記載の発明において、付勢手段が
備えられている伝達歯車はアイドル歯車であることを特
徴とする。請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明
において、アイドル歯車は、入力歯車と噛み合う部分
と、出力歯車と噛み合う部分とが重ならないように設定
設定されていることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１から４の
いずれかに記載の発明において、付勢手段はコイルばね
であり、出力歯車よりも大径の伝達歯車に上記コイルば
ねが備えられていることを特徴とする。付勢手段は大径
の伝達歯車に設けられるため、付勢手段の長さを長くす
るのが容易であり、その部分の厚さが薄くなる。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれかに記載されている歯車付きモータを用いた便
座、便蓋開閉装置であって、モータから出力軸に至る動
力伝達系統が２系統あって各系統は独立に制御可能であ
り、一方の出力軸には便座が、他方の出力軸には便蓋が
連結されていることを特徴とする。便座と便蓋は接近し
て配置されているため、出力軸およびそれと一体の歯車
の径は大きくすることができず、出力軸に付勢手段を配
置すると、付勢手段の巻回数を多くする必要があるので
出力軸周辺が厚くなる。しかし、請求項６記載の発明で
は、出力歯車よりも前の段に付勢手段が配置されている
歯車付きモータを使用しているので、出力軸周辺を薄く
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる歯車付きモータおよび便座、便蓋駆動装置の実
施の形態について説明する。図１ないし図４において、
二つのケース半体５１、５２があり、このケース半体５
１、５２を向かい合わせにしてネジ止めすることにより
歯車付モータのケースが形成されている。このケース内
には上記二つのケース半体５１、５２に挟み込まれてモ
ータ５３が固定されるとともに、軸５６、６７、６８、
６９が支持されている。モータ５３の出力軸にはピニオ
ン５４が取付けられている。軸６５には、一体に形成さ
れた大径歯車５５と小径歯車５６が回転可能に嵌めら
れ、上記ピニオン５４と大径歯車５５が噛み合ってい
る。

【００１５】上記軸６６には、一体に形成された大径歯
車５７と小径歯車５８が回転可能に嵌められ、上記小径
歯車５６と大径歯車５７が噛み合っている。上記軸６７
には、一体に形成された大径歯車５９と小径歯車６０が
回転可能に嵌められ、上記小径歯車５８と大径歯車５９
が噛み合っている。上記軸６８には一体形成されたほぼ
同一径の歯車６１、６２が回転可能に嵌められ、上記小
径歯車６０と歯車６１が噛み合っている。上記軸６９に
はアイドル歯車６３が回転可能に嵌められ、歯車６２と
歯車６３が噛み合っている。歯車６３はさらに歯車６４
と噛み合っている。歯車６４は出力軸７０を一体に有し
ていて、出力軸７０はケース半体５１から突出してい
る。

【００１６】アイドル歯車６３は内外に二重に形成され
た周壁を有し、この二重の周壁間に付勢手段としてのコ
イルばね７１が挿入されている。コイルばね７１の一端
部はアイドル歯車６３に結合され、他端部はケース半体
５１に結合されていて、出力軸７０が一方向に回転する
ときコイルばね７１が蓄勢され、出力軸７０が逆向きに
回転するときコイルばね７１の蓄勢力で付勢されるよう
になっている。

【００１７】上述の構成からわかるように、モータ５３
のピニオン５４から歯車６４に至る動力伝達輪列は減速
歯車列を構成している。図２に示すように、上記減速歯
車列とは別系統のもう一つの動力伝達輪列が設けられて
いる。もう一つの動力伝達輪列は、モータ７３の出力軸
に設けられたピニオンから、歯車７６、歯車７７、歯車
７８、歯車７９、歯車８０、歯車８１、歯車８３、歯車
８４を有してなる。歯車７６、歯車７７、歯車７８、歯
車７９、歯車８０、歯車８１、歯車８３、歯車８４はそ
れぞれ前述の動力伝達輪列を構成する歯車５６、歯車５
７、歯車５８、歯車５９、歯車６０、歯車６１、歯車６
３、歯車６４に対応する。歯車８４は出力軸９０と一体
に形成され、出力軸９０はケース外に突出している。歯
車８３はアイドル歯車で、この歯車８３には前述のコイ
ルばね７１に対応するばねが設けられ、出力軸９０の回
転の向きによってばねを蓄勢し、また蓄勢力によって出
力軸９０の回転を付勢するようになっている。

【００１８】二つの出力軸７０、９０は、前記ケースの
長手方向一端部において、ケースの幅方向に近接してい
る。出力軸７０には図示されない便座の軸が連結され、
出力軸９０には図示されない便蓋の軸が連結されること
により便座、便蓋駆動装置が構成される。便座と便蓋は
互いに近接した位置に配置する必要があるため、二つの
出力軸７０、９０の直径はあまり大きくすることはでき
ない。したがって、出力軸にコイルばねを配置しようと
すると、前述のように出力軸周辺の厚さが厚くなるた
め、出力軸７０、９０の前段の、出力軸７０、９０に駆
動力を伝達する伝達歯車としてのアイドル歯車６３、８
３に配置されている。

【００１９】アイドル歯車６３、８３は出力軸７０、９
０の歯車６４、８４よりも大径で、歯車６４、８４に対
し駆動力を増速して伝達するようになっている。コイル
ばねが配置されるアイドル歯車６３、８３は上記のよう
に出力軸７０、９０の歯車６４、８４よりも大径である
ため、コイルばねは、巻回数をあまり多くしなくても適
正な付勢トルクを得るために必要な長さを確保するのが
容易であり、軸方向の長さを短く、すなわちケースの厚
さを薄くすることができる。さらに、図示の例ではアイ
ドル歯車６３、８３内にコイルばねが配置されているの
で、容易にケースの厚さを薄くすることができる。

【００２０】前述のように、出力軸７０には便座の軸が
連結され、出力軸９０には便蓋の軸が連結されることに
より便座、便蓋駆動装置が構成される。便座と便蓋を開
閉駆動するために、前述のように動力伝達系統が２系統
ある。また、便座と便蓋は独立して開閉できるように、
上記２系統の動力伝達系統は独立に制御可能となってい
る。図３に示すように、出力軸７０の回転角度をθ１、
出力軸９０の回転角度をθ２とすると、θ１、θ２はと
もに約１１０度となっている。出力軸７０、９０が図３
において時計方向に回転することによって便座、便蓋が
閉じ、反時計方向に回転することによって便座、便蓋が
開くようになっている。便座、便蓋の開閉は、基本的に
はモータ５３、７３の駆動力によって行われるが、付勢
手段としてのコイルばねが駆動力をアシストする。

【００２１】より具体的には、便座、便蓋が閉じるとき
は重力が便座、便蓋を閉じる向きに働くから、前記アイ
ドル歯車６３、８３に配置されたコイルばねが付勢され
るようになっており、便座、便蓋が開くときは重力が便
座、便蓋を開く向きに対して逆らう向きに働くから、上
記コイルばねの付勢力がモータの駆動力をアシストする
ようになっている。こうすることにより、閉じるときよ
りも大きなトルクが必要な開くときに、モータの駆動ト
ルクに加えてコイルばねの蓄勢力が解放されてコイルば
ねトルクが働くため、モータに要求される最大トルクを
小さくすることができ、歯車付きモータおよび便座、便
蓋駆動装置を小型化することができるという利点があ
る。

【００２２】本発明にかかる歯車付きモータを、便座、
便蓋駆動装置に適用する場合、便座や便蓋は開閉角度が
１２０度程度であるため、アイドル歯車と、このアイド
ル歯車への入力歯車と、アイドル歯車からの出力歯車と
を、図７に示すような構成にしてもよい。この歯車列の
特徴は、アイドル歯車９２が、互いに径の異なる入力側
歯車９３と出力側歯車９４とを有してなり、かつ、上記
出力側歯車９４と噛み合う出力歯車９５は円周の一部に
歯が切られた部分歯車になっている点である。アイドル
歯車９２の入力側歯車９３には入力歯車９１が噛み合っ
ている。出力歯車９５は、非円形、例えば扇形であって
もよい。このような歯車列の構成にすることができるの
は、アイドル歯車９２の、入力歯車９１と噛み合う入力
側歯車９３と、出力歯車９５と噛み合う出力側歯車９４
とが重ならないように、各歯車の径を設定してあるから
である。

【００２３】なお、本発明にかかる歯車付きモータは、
便座、便蓋駆動装置に限らず、その他の各種装置、機器
等の駆動源としても用いることができる。特に、薄型に
形成することが可能になったことにより、各種装置、機
器等への展開が容易になった。また、図示の実施形態で
は、駆動系統が２系統になっていたが、用途によって
は、駆動系統が１系統のみであってもよいし、３系統以
上あってもよい。駆動系統が複数系統あるときは、各系
統が同期して制御されるようにしてもよいし、独立に制
御されるようにしてもよい。

【００２４】出力軸前段の伝達歯車として、図示の実施
形態ではアイドル歯車が用いられていて、このアイドル
歯車に付勢手段が配置されているが、必ずしも、アイド
ル歯車を伝達歯車とする必要はない。また、伝達歯車と
してのアイドル歯車を複数設け、そのうちの一つに付勢
手段を配置し、あるいは、複数のアイドル歯車に付勢手
段を配置してもよい。

【００２５】付勢手段を動力伝達歯車列外に配置する場
合は、アシスト特性をカムやレバーなどを用いて制御す
ることが可能であり、理想に近いアシスト特性を得るこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、モータ
と、このモータの駆動力を出力軸に伝達する動力伝達輪
列とを有し、この動力伝達輪列は、モータからの駆動力
を出力軸と一体の出力歯車に伝達する伝達歯車を含む歯
車付きモータにおいて、駆動力を補助してこれを出力歯
車に伝達する付勢手段が伝達歯車に備えられていること
から、出力軸に付勢手段を配置する場合に比べて、出力
軸周辺の厚さを薄くすることができる。また、出力軸に
付勢手段を配置する場合に比べて、付勢手段の付勢トル
クを変えることが容易にできるため、強度とコストとの
バランスをとりながら出力軸部分の薄型化を図ることが
できる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、付勢手段が
備えられている伝達歯車は、駆動力を増速して出力歯車
に伝達するように出力歯車よりも大径であるため、付勢
手段は、適正な付勢トルクを得るのに、大径歯車の内側
隙間に付勢部品を装着することができるなど、必要な寸
法を容易に確保することができ、強度とコストとのバラ
ンスをとりながら出力軸部分の薄型化を図ることができ
る。

【００２８】請求項３記載の発明によれば、付勢手段が
備えられている伝達歯車はアイドル歯車であるため、付
勢トルク制御手段および伝達歯車の設計上の自由度が高
まる。

【００２９】請求項５記載の発明によれば、付勢手段は
コイルばねであり、出力歯車よりも大径の伝達歯車にコ
イルばねが備えられているため、出力軸に付勢手段を配
置する場合に比べて、出力軸周辺の厚さを薄くすること
ができるとともに、付勢手段の付勢トルクを小さくし
て、強度とコストとのバランスをとりながら出力軸部分
の薄型化を図ることができる。さらに、コイルばねは、
大径の伝達歯車に配置されるため、適正な付勢トルクを
得るのに必要な寸法を容易に確保することができ、ま
た、ばねのフックは内側に曲げることにより歯車外周か
ら出ることを防ぐことが可能で、強度とコストとのバラ
ンスをとりながら、さらに出力軸部分の薄型化を図るこ
とができる。

【００３０】請求項６記載の発明によれば、上記のよう
な効果を有する請求項１〜５のいずれかに記載の歯車付
きモータを用い、モータから出力軸に至る動力伝達系統
が２系統あって各系統は独立に制御可能であり、一方の
出力軸には便座を、他方の出力軸には便蓋を連結して便
座、便蓋開閉装置を構成したため、出力軸部分の厚さを
薄くして、デザイン上見栄えのする便座、便蓋開閉装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる歯車付きモータの実施の形態を
示す縦断面図である。

【図２】上記実施形態を、ケース半体を取り除いた状態
で示す背面図である。

【図３】上記実施の形態の外観正面図である。

【図４】上記実施の形態の右側面図である。

【図５】従来の歯車付きモータの例を示す縦断面図であ
る。

【図６】同上従来の歯車付きモータを、ケース半体を取
り除いた状態で示す背面図である。

【図７】本発明に適用可能なアイドル歯車とその入力歯
車および出力歯車の別の形態を示す正面図である。

【符号の説明】

５３ モータ ５４〜６４ 動力伝達歯車列 ６３ 伝達歯車 ６４ 出力歯車 ７０ 出力軸 ７１ 付勢手段としてのコイルばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D037 AB07 3J009 DA19 DA20 EA04 EA05 EA11 EA21 EA32 EA35 EA44 ED01 ED20 FA14 FA20 5H607 BB01 CC03 CC09 DD03 DD07 DD17 EE22 EE31 EE54 GG02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、このモータの駆動力を出力軸
   に伝達する動力伝達輪列とを有し、この動力伝達輪列
   は、モータからの駆動力を出力軸と一体の出力歯車に伝
   達する伝達歯車を含む歯車付きモータにおいて、 駆動力を補助してこれを上記出力歯車に伝達する付勢手
   段が上記伝達歯車に備えられている歯車付きモータ。
2. 【請求項２】 付勢手段が備えられている伝達歯車は、
   駆動力を増速して出力歯車に伝達するように出力歯車よ
   りも大径である請求項１記載の歯車付きモータ。
3. 【請求項３】 付勢手段が備えられている伝達歯車はア
   イドル歯車である請求項１または２記載の歯車付きモー
   タ。
4. 【請求項４】 アイドル歯車は、入力歯車と噛み合う部
   分と、出力歯車と噛み合う部分とが重ならないように設
   定設定されている請求項３記載の歯車付きモータ。
5. 【請求項５】 付勢手段はコイルばねであり、出力歯車
   よりも大径の伝達歯車に上記コイルばねが備えられてい
   る請求項１から４のいずれかに記載の歯車付きモータ。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載されて
   いる歯車付きモータを用いた便座、便蓋開閉装置であっ
   て、 モータから出力軸に至る動力伝達系統が２系統あって各
   系統は独立に制御可能であり、 一方の出力軸には便座が、他方の出力軸には便蓋が連結
   されている便座、便蓋開閉装置。