JP2004344254A - 便蓋開閉ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】開位置にある便蓋を閉位置に自動的に駆動可能な便蓋開閉ユニットにおいて、閉方向への駆動途中に便蓋が外力で全開位置に戻されても、便蓋が倒れてこない構成を提供すること。
【解決手段】便蓋開閉ユニット１０では、便蓋をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、外力により中断された以降のステッピングモータによる便蓋の閉方向への駆動を停止する。このため、使用中に便蓋が倒れてくるという不便さがない。
【選択図】 図３
【解決手段】便蓋開閉ユニット１０では、便蓋をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、外力により中断された以降のステッピングモータによる便蓋の閉方向への駆動を停止する。このため、使用中に便蓋が倒れてくるという不便さがない。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開姿勢にある便蓋を閉姿勢に自動的に駆動可能な便蓋開閉ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トイレを使用する際、便蓋が開きっ放しになっているのはあまり心地よいものではなく、衛生面でも好ましくない。そこで、開きっ放しにされた便蓋を自動的に閉塞させる装置として、開姿勢にある便蓋をモータにより自動的に閉姿勢とする便蓋開閉ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６２８６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の便蓋開閉ユニットにおいては、便蓋が閉方向に駆動されている途中、次の利用者が手動で便蓋を開姿勢にして用を足そうとすると、モータが、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を継続して行うため、使用中に便蓋が倒れてくるという問題点がある。すなわち、便蓋開閉ユニットにおいて駆動源としてステッピングモータなどを用いた場合には、便蓋に対する閉方向の駆動を通電時間やパルス数で制御するので、閉方向に駆動中に便蓋が人為的に開位置に戻されると、便蓋が人為的な外圧から開放された時点で、ステッピングモータは、残りの通電時間やパルス数の分だけ、便蓋を閉方向に回転駆動させてしまう。
【０００５】
また、便座に対して、それを自立させておくための自立保持機構を設けた場合には、その分、大きなトルクで便蓋を駆動するため、便座に座っていた利用者の背中に便蓋が衝突して不快感を与えるおそれがある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、開位置にある便蓋を閉位置に自動的に駆動可能な便蓋開閉ユニットにおいて、閉方向への駆動途中に便蓋が外力で全開位置に戻されても、便蓋が倒れてこない構成を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、前記駆動手段は、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段を備え、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、便蓋の閉方向への駆動中に便蓋が外力で全開位置に戻されたことを開動作検出手段によって検出したときには、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を停止するため、使用中に便蓋が倒れてくることがなく、使い勝手がよい。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたことを検出したときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動を中断する。従って、便蓋は、外力から解放された以降も倒れてこないので、使い勝手がよい。
【０００９】
本発明において、前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されている場合があり、この場合、前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さな駆動力で前記回動軸を回転駆動することが好ましい。このように構成すると、閉動作の途中で便蓋を手で開姿勢に戻そうとしたとき、便蓋が自立保持位置を通過した以降であれば、小さな力で便蓋を開けることができる。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００１０】
本発明において、前記駆動手段は、例えば、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構とを有し、当該切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成される。この場合、前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記モータの正回転による前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止するとともに、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することが好ましい。閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻すと、駆動部材も外力によって初期位置に戻っているので、駆動部材をさらに初期位置に戻そうという駆動を行うと、駆動部材が、その初期位置を規定するストッパと衝突することになるが、このような駆動を停止すれば、駆動部材とストッパとの衝突を回避できる。それ故、駆動部材とストッパとの衝突に起因する異音の発生や部材の破損を防止することができる。
【００１１】
本発明の別の形態では、便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されており、前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さくて前記便蓋が前記自立保持位置を通過不能な駆動力で前記回動軸を回転駆動することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、便蓋が全開位置から自立保持位置を通過した後は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力で回動軸を回転駆動するため、閉方向に駆動中の便蓋が外力で全開位置に戻された後、外力により中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動が再開されても、便蓋が自立保持位置を通過してこない。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合には、自立保持位置を通過した後、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動が再開されるが、このときの駆動力は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力であるため、便蓋が自立保持位置を通過してこない。それ故、閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻しても便蓋が倒れてこないので、使い勝手がよい。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００１３】
本発明において、前記駆動手段は、例えば、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構と、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段とを備え、前記切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成される。この場合、前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することが好ましい。閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻すと、駆動部材も外力によって初期位置に戻っているので、駆動部材をさらに初期位置に戻そうという駆動を行うと、駆動部材が、その初期位置を規定するストッパと衝突することになるが、このような駆動を停止すれば、駆動部材とストッパとの衝突を回避できる。それ故、駆動部材とストッパとの衝突に起因する異音の発生や部材の破損を防止することができる。
【００１４】
本発明において、モータとしては、ステッピングモータを用いることが好ましい。このように構成すると、便蓋がモータ駆動により閉方向に回転駆動されている途中に手動で便蓋を開けようとしたときでも、ステッピングモータであれば脱調が起こる。このため、モータ駆動中に逆側へ操作されても小さな力で操作可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した便蓋開閉ユニットを説明する。
【００１６】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る便蓋開閉ユニットを備えた便座ユニットの側面図、平面図、および便蓋の動きを示す側面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本形態の便蓋開閉ユニットの正面図、および側面図である。図３は、本形態の便蓋開閉ユニットにおける便蓋の動作を示す説明図である。図４は、本形態の便蓋開閉ユニットにおいて、駆動源として用いたステッピングモータの動作条件を示す説明図である。
【００１７】
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および図２（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の洋式便器１は、便器本体２と便座ユニット４から構成され、便座ユニット４は、便座５、便蓋６、本体カバー７、および便蓋開閉ユニット１０から構成されている。便蓋開閉ユニット１０は、側面からみたとき略Ｌ字形状であり、Ｌ字形状の横方向に延びる部分１０ｂが本体ケース７の下部で固定されている。
【００１８】
便蓋開閉ユニット１０は、上ケース３６、および下ケース３７からなるユニットケース３０により全体が覆われている。便蓋開閉ユニット１０のＬ字形状の縦方向に延びる部分１０ａの上端寄りの部分からは、便座５に連結される便座支軸１１と、便蓋６に連結される回動軸２０とが同軸状に突き出ており、便座５および便蓋６は各々、便座支軸１１周り、および回動軸２０周りに回転可能である。
【００１９】
図１および図３において、本形態の便蓋開閉ユニット１０は、便蓋６が連結された回動軸２０をその軸線周りに回転駆動して、図１（Ｃ）に実線ＬＡで示す起立姿勢にある便蓋６を、図１（Ａ）に示す平伏姿勢に駆動するためのものであり、以下の説明では、図１（Ｃ）に実線ＬＡで示す起立姿勢を「全開位置Ｐ０」とし、図１（Ａ）に示す平伏姿勢を「全閉位置Ｐ７」とする。
【００２０】
また、全閉位置Ｐ７の手前位置には、全閉センサ９７による全閉検出位置Ｐ６が設定されており、ここを便蓋６が通過することにより、便蓋６が閉まっているいるか否かを監視するようになっている。このような監視によって、利用者がいないにもかかわらず、所定の時間、便蓋６が全開位置Ｐ０に放置されている場合には、便蓋開閉ユニット１０が作動し、便蓋６を閉方向に自動的に駆動する。
【００２１】
ここで、便蓋６は、全開位置Ｐ０から全閉位置Ｐ７に向けて回転駆動される途中、一点鎖線ＬＢで示す斜め姿勢となった以降は、自重で倒れて全閉位置Ｐ７となる。以下の説明では、図１（Ｃ）に一点鎖線ＬＢで示す位置を「自重傾倒開始位置Ｐ４」とする。
【００２２】
便蓋開閉ユニット１０での駆動は、便座５が便器本体２の上で平伏した状態にある場合には、便蓋６に対してのみ行われる。これに対して、便蓋６とともに便座５も全開位置Ｐ０にある場合には、便蓋開閉ユニット１０は、便蓋６および便座５の双方を全開位置Ｐ０から自重傾倒開始位置Ｐ４まで回転駆動することになる。ここで、便座５に対しては、ばねの付勢力を利用したクリック機構によって便座５を略直立姿勢に保持するための自立保持機構が構成されており、この自立保持機構によって便座５に作用する自立保持トルクは、便蓋６にも作用する。このような自立保持トルクが便蓋６に作用するのは、便蓋６が図１（Ｃ）に点線ＬＣで示す位置であり、この位置を、以下の説明では「自立保持位置Ｐ１」とする。なお、以下の説明では、便座５に自立保持トルクが印加される例であるが、便蓋６に自立保持トルクが印加されるような構成の場合も同様である。
【００２３】
このような構成に対応して、本形態の便蓋開閉ユニット１０は、全開位置Ｐ０にある便蓋６を全閉状態とする際には、駆動源して用いられたステッピングモータは、全開位置Ｐ０にある便蓋６を自重傾倒開始位置Ｐ４を所定の余裕角分だけ閉方向に通過した反転位置Ｐ５に到るまで回動軸２０（便蓋６）を駆動するように正方向のステップ数が設定されている。また、ステッピングモータは、便蓋６が反転位置Ｐ５に到達した後、所定のステップ数だけ逆回転して、後述する駆動機構の駆動部材を初期位置に戻すように設定されている。
【００２４】
従って、便蓋６は、自重傾倒開始位置Ｐ４を通過して反転位置Ｐ５までモータ駆動された以降は、自重による傾倒で全閉位置Ｐ７まで回転移動することになる。
【００２５】
また、本形態では、図４に直線Ｔで示すように、全開位置Ｐ０にある便蓋６を反転ポイントまで駆動するには、便蓋６に対して、便蓋６を単独で回転駆動するための負荷に加えて、自立保持位置Ｐ１を通過する際には、便座５に対する自立保持トルクを加算した負荷が加わる。
【００２６】
そこで、本形態では、図４に直線Ｒで示すように、自立保持位置Ｐ１から閉方向に傾いた位置にパルスレート切換位置Ｐ２を設定し、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータに印加するパルスレートを低レベル（パルスレートＡ）に抑えて自起動領域で大きな駆動力を発生させる一方、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータに対するパルスレートを高レベル（パルスレートＢ）に高め、応答領域で駆動力は小さいが、回転速度を高めている。ここで、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２から反転位置Ｐ５に達するまでのパルスレートＢで発生する駆動力は、便蓋６が自立保持位置Ｐ１を通過不能なレベルである。
【００２７】
また、ステッピングモータは、便蓋６を全開位置Ｐ０から反転位置Ｐ５まで駆動した後は逆回転して、後述する駆動機構を初期状態に戻すが、この逆回転時のパルスレートは、発生する駆動力が小さいが、高速回転が可能なパルスレートＢである。その際、反転位置Ｐ５からパルスレート切換位置Ｐ２は、自起動領域であるが、パルスレート切換位置Ｐ２から全開位置Ｐ０までは応答領域である。
【００２８】
再び図３において、本形態の便蓋開閉ユニット１０では、自立保持位置Ｐ１から余裕角としての１０°分だけ閉方向に傾いた位置に通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３が設定されており、便蓋６を閉方向に駆動しているにもかかわらず、便蓋６が閉方向から開方向に戻されたことを監視するとともに、便蓋６が人為的に全開位置Ｐ０に戻された場合には、中断された便蓋６に対する閉方向のモータ駆動や、駆動機構の駆動部材を初期位置に戻すためのモータ駆動を停止するようになっている。なお、本形態では、通過センサによる検出位置は、パルスレート切換位置Ｐ２と同一位置に設定されている。
【００２９】
このような制御はいずれも、便座ユニット４に構成されている制御部（図示せず）によって行われる。
【００３０】
（便蓋開閉ユニットの内部構造）
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本形態の便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品のレイアウトを示す平面図であり、それぞれ、便蓋が全開位置Ｐ０、反転位置Ｐ５、および全閉位置Ｐ７にあるときに対応する。図６は、本形態の便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品の展開図である。
【００３１】
図５（Ａ）および図６に示すように、本形態の便蓋開閉ユニット１０のユニットケース３０内では、回動軸２０の基端側に平面形状が円形の連結車４０（従動部材）が連結されている一方、ユニットケース３０内には、連結車４０を介して便蓋６を回転駆動するためのモータ（駆動源）として正逆双方向に回転可能なステッピングモータ６０が配置されている。ステッピングモータ６０のモータケース、および地板は、上ケース３６のＬ字形状の横方向に延びる部分１０ｂに形成された円形リブと溝状リブによって位置決め固定されている。
【００３２】
ステッピングモータ６０の出力軸から連結車４０に至る駆動力伝達経路には、ステッピングモータ６０の出力軸に固着されたピニオン６１、このピニオン６１と噛み合う歯車を備えた第１車７０、この第１車７０のピニオンと噛み合う歯車を備えた第２車７１、この第２車７１と噛み合うピニオンを備えた第３車７２、この第３車７２のピニオンと噛み合う歯車を備えた第４車７３、この第４車７３のピニオン７３ｂと噛み合うアイドル歯車８、およびアイドル歯車８と噛み合う駆動歯車５０からなる歯車列が構成され、駆動歯車５０と連結車４０との間には、駆動歯車５０と連結車４０との機構的な接続を切り換える切換機構８０が構成されている。ここで、駆動歯車５０は、連結車４０と平面的、かつ同軸状に重なっており、共通の回転中心軸線周りに回転可能である。
【００３３】
切換機構８０では、駆動歯車５０において連結車４０と対向する面側に、その回転中心軸を中心とする円弧状の凹部からなる溝５１と、溝５１と回転中心軸に対して点対称に段部からなる円弧状凹部５２が形成されている一方、連結車４０の側には、溝５１および円弧状凹部５２の各々に嵌る２つの突起４１が形成されている。
【００３４】
図５（Ａ）には、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときの状態を示してあり、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときは、溝５１において時計周りＣＷ側に位置する一方の端縁５１１、および反時計周りＣＣＷ側に位置する他方の端縁５１２のうち、一方の端縁５１１に対して突起４１が略当接する状態にある。また、円弧状凹部５２において時計周りＣＷ側に位置する一方の端縁５２１、および反時計周りＣＣＷ側に位置する他方の端縁５２２のうち、一方の端縁５２１に対して突起４１が略当接する状態にある。
【００３５】
ここで、溝５１および円弧状凹部５２は約１５７°の角度範囲にわたって形成されている一方、突起４１は３０°の角度範囲を占めているため、溝５１と突起４１との間には１２７°の角度範囲に相当する遊びが確保されている。
【００３６】
また、ユニットケース３０の内面には、便蓋６が全開位置Ｐ０から自重傾倒開始位置Ｐ４まで回転するときの駆動歯車５０の初期位置および終点位置を機構的に規定する２つのストッパー３１、３２が形成されている一方、駆動歯車５０には、これらのストッパ３１、３２と干渉可能な突起５５が形成されている。
【００３７】
連結車４０の外周部には１つのセンサ用マグネット９６が固定されている一方、連結車４０の側方位置には、センサ用基板９９が配置されている。センサ用基板９９上には、センサ用マグネット９６の通過を検出するホールＩＣからなる全閉センサ９７と、通過センサ９８（開動作検出手段）とが配置され、通過センサ９８は、連結車４０の下方に位置し、全閉センサ９７は、通過センサ９８に対して反時計周りＣＣＷの方向において連結車４０の側方に位置している。
【００３８】
本形態の便蓋開閉ユニット１０には、便座支軸１１に対してオイルダンパー装置２１が構成され、回動軸２０に対してもオイルダンパー装置２２が構成されている。
【００３９】
また、便座支軸１１には、ばねの付勢力を利用したクリック機構によって便座５を略直立姿勢に保持するための自立保持機構２３が構成されている。
【００４０】
（便蓋の開閉動作）
本形態の便蓋開閉ユニット１０において、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときには、図５（Ａ）に示すように、駆動歯車５０に形成されている溝５１の一方の端縁５１１近く、および円弧状凹部５２の一方の端縁５２１近くに連結車４０の突起４１が位置している。
【００４１】
この状態で、便座ユニット４において誰も使用していないことを検出しているにもかかわらず、便蓋開閉ユニット１０の全閉センサ９７によって、便蓋６が開いた状態のまま、所定時間、放置されていることを検出した場合には、ステッピングモータ６０は、まず、正方向に所定ステップ数、駆動される。その結果、ステッピングモータ６０の出力軸の回転が第１車７０、第２車７１、第３車７２、第４車７３、アイドル歯車８、および駆動歯車５０に伝達され、図５（Ｂ）に示すように、駆動歯車５０が反時計周りＣＣＷの方向に６０°回転する。この位置が駆動歯車５０の終点位置である。このような回転を行う間、駆動歯車５０の溝５１、および円弧状凹部５２内において、その一方の端縁５１１、５２１で連結車４０の突起４１が押圧されるので、連結車４０が６０°回転し、便蓋６は、自立保持位置Ｐ１および自重傾倒開始位置Ｐ４を通過して反転位置Ｐ５に到る。その際、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートをレベルＡに抑えて大きな駆動力を発生させる一方、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートを高レベルＢに高めて、回転速度を高める。
【００４２】
このようにして便蓋６が閉方向に駆動される際、便蓋６は、自重傾倒開始位置Ｐ４を通過した以降、自重により傾倒していくため、反転位置Ｐ５でモータ駆動が停止しても、全閉位置Ｐ７まで倒れていく。その際、回動軸２０に対してはオイルダンパー機構２２が構成されているので、便蓋６が急激に倒れることがない。また、便座支軸１１にもオイルダンパー機構２１が構成されているので、便座５が急激に倒れることがない。
【００４３】
このようにして便蓋６が自重により全閉位置Ｐ７まで倒れていく際、連結車４０の突起４１は、図５（Ｃ）に示すように、反時計周りＣＣＷの方向に６０°回転する。但し、駆動歯車５０の溝５１、円弧状凹部５２と、突起４１との間には十分な遊びが確保されているので、駆動歯車５０と突起４１とは干渉せず、駆動歯車５０と連結車４０のうち、連結車４０のみが便蓋６に連動する。
【００４４】
また、便蓋６が閉方向に回転駆動されるとき、連結車４０に固定されたセンサ用マグネット９６が反時計周りＣＣＷの方向に回転するので、便蓋６が全閉位置Ｐ７となる手前、３０°の角度位置（全閉検出位置Ｐ６）でセンサ用マグネット９６が位置センサ９７に接近し、位置センサ９７からの出力信号が切り換る。従って、位置センサ９７からの出力された信号によって、便蓋６が閉じたことを検出できる。
【００４５】
一方、便蓋６が反転位置Ｐ５を通過した時点で、ステッピングモータ６０は逆回転し、駆動歯車５０は、時計周りＣＷの方向に６０°回転し、図５（Ｃ）に示す初期位置に復帰する。その際、駆動歯車５０は、突起４１とは干渉することなく、初期位置に復帰する。
【００４６】
このようにして便蓋６が全閉位置Ｐ７に移動し終えた状態で、利用者が便蓋６を手動で開けると、便蓋６の回転に連動して連結車４０が図５（Ｃ）に示す位置から図５（Ａ）に示す位置まで戻るが、その際、駆動歯車５０は既に初期位置に戻っているので、突起４１は、駆動歯車５０と干渉することがない。それ故、便蓋６を小さな力で全開位置Ｐ０まで戻すことができる。
【００４７】
（閉駆動中に便蓋が開かれた場合の動作）
このようにして便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、センサ用マグネット９６がホールＩＣからなる通過センサ９８上を通過する。従って、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻されたことを検出できる。
【００４８】
このような場合、便蓋６が反転位置Ｐ５に到達するまでのステップ数が残っているはずであるが、本形態では、それをキャンセルし、外力により中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する。
【００４９】
また、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、駆動歯車５０は、この外力によって既に図５（Ａ）に示す位置まで戻されるので、便蓋が反転位置Ｐ５に到達した以降に行うはずであったステッピングモータ６０の逆回転も行わない。
【００５０】
（本形態の主な効果）
このように本形態の便蓋開閉ユニット１０では、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、外力により中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する。このため、使用中に便蓋６が倒れてくるという不便さがない。
【００５１】
また、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、便蓋が反転位置Ｐ５に到達した以降に行うはずであったステッピングモータ６０の逆回転も行わない。従って、不必要な初期化動作によって、駆動歯車５０の突起５５とストッパ３１とが衝突することがないので、異音が発生せず、かつ、衝突による突起５５やストッパ３１の損傷を防止することができる。
【００５２】
さらに、本形態では、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を確実に通過するように、パルスレートＡでステッピングモータ６０を駆動し、パルスレート切換位置Ｐ３を通過した以降は、自立保持トルクを減じたトルクを発生させるパルスレートＢでステッピングモータ６０を駆動する。それ故、閉動作の途中で便蓋６を手で開姿勢に戻そうとしたとき、便蓋６が概ね自立保持位置Ｐ１（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した以降であれば、小さな力で便蓋６を開けることができる。また、便蓋６を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、ステッピングモータ６０の回転数を上げることができるので、便蓋６を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋６が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００５３】
［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻されたことを通過センサ９８で検出し、それにより、中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する構成であったが、通過センサ９８を利用せず、ステッピングモータ６０の駆動力のみで、便蓋６の不用意な傾倒を防止してもよい。
【００５４】
すなわち、図４を参照して説明したように、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータ６０に印加するパルスレートを低レベル（パルスレートＡ）に抑えて大きな駆動力を発生させるが、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートを高レベル（パルスレートＢ）に高め、駆動力は小さいが、回転速度を高めている。しかも、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、パルスレートＢでステッピングモータ６が発生させる駆動力は、便蓋６が自立保持位置Ｐ１を通過不能なレベルである。
【００５５】
それ故、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が便座５とともに、人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合に、中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を再開した場合でも、パルスレートＢでステッピングモータ６が発生させる駆動力では、便蓋６および便座５は、自立保持位置Ｐ１を通過できない。それ故、閉方向に駆動中、便蓋６および便座５が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合でも、便蓋６および便座５が倒れてくるという不便さがない。
【００５６】
［その他の実施の形態］
なお、上記実施形態では、ステッピングモータ６０の駆動力の増減をパルスレートを切換えることにより実現していたが、単純にモータの電圧を換えたり、電流を換えることにより実現してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の便蓋開閉ユニットでは、便蓋の閉方向への駆動中に便蓋が外力で全開位置に戻されたことを開動作検出手段によって検出したときには、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を停止するため、使用中に便蓋が倒れてくることがなく、使い勝手がよい。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたことを検出したときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動を中断する。従って、便蓋は、外力から解放された以降も倒れてこないので、使い勝手がよい。
【００５８】
また、本発明において、便蓋が全開位置から自立保持位置を通過した後は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力で回動軸を回転駆動するように構成した場合には、閉方向に駆動中の便蓋が外力で全開位置に戻されたとき、外力により中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動が再開されても、便蓋が自立保持位置を通過してこない。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る便蓋開閉ユニットを備えた便座ユニットの側面図、平面図、および便蓋の動きを示す側面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本形態の便蓋開閉ユニットの正面図、および側面図である。
【図３】図２に示す便蓋開閉ユニットにおける便蓋の動作を示す説明図である。
【図４】図２に示す便蓋開閉ユニットにおいて、駆動源として用いたステッピングモータの動作条件を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はいずれも、図２に示す便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品のレイアウトを示す平面図である。
【図６】図２に示す便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品の展開図である。
【符号の説明】
１ 洋式便器
２ 便器本体
４ 便座ユニット
５ 便座
６ 便蓋
７ 本体カバー
１０ 便蓋開閉ユニット
１１ 便座支軸
２０ 回動軸
２１、２２ オイルダンパー装置
２３ 自立保持機構
３０ ケース
４０ 連結車（従動部材）
５０ 駆動歯車（駆動部材）
６０ ステッピングモータ
８０ 切換機構
９６ センサ用マグネット
９７ 全閉センサ
９８ 通過センサ（開動作検出手段）
Ｐ０ 全開位置
Ｐ１ 自立保持位置
Ｐ２ パルスレート切換位置
Ｐ３ 通過検出位置
Ｐ４ 自重傾倒開始位置
Ｐ５ 反転位置
Ｐ６ 全閉検出位置
Ｐ７ 全閉位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、開姿勢にある便蓋を閉姿勢に自動的に駆動可能な便蓋開閉ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トイレを使用する際、便蓋が開きっ放しになっているのはあまり心地よいものではなく、衛生面でも好ましくない。そこで、開きっ放しにされた便蓋を自動的に閉塞させる装置として、開姿勢にある便蓋をモータにより自動的に閉姿勢とする便蓋開閉ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６２８６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の便蓋開閉ユニットにおいては、便蓋が閉方向に駆動されている途中、次の利用者が手動で便蓋を開姿勢にして用を足そうとすると、モータが、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を継続して行うため、使用中に便蓋が倒れてくるという問題点がある。すなわち、便蓋開閉ユニットにおいて駆動源としてステッピングモータなどを用いた場合には、便蓋に対する閉方向の駆動を通電時間やパルス数で制御するので、閉方向に駆動中に便蓋が人為的に開位置に戻されると、便蓋が人為的な外圧から開放された時点で、ステッピングモータは、残りの通電時間やパルス数の分だけ、便蓋を閉方向に回転駆動させてしまう。
【０００５】
また、便座に対して、それを自立させておくための自立保持機構を設けた場合には、その分、大きなトルクで便蓋を駆動するため、便座に座っていた利用者の背中に便蓋が衝突して不快感を与えるおそれがある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、開位置にある便蓋を閉位置に自動的に駆動可能な便蓋開閉ユニットにおいて、閉方向への駆動途中に便蓋が外力で全開位置に戻されても、便蓋が倒れてこない構成を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、前記駆動手段は、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段を備え、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、便蓋の閉方向への駆動中に便蓋が外力で全開位置に戻されたことを開動作検出手段によって検出したときには、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を停止するため、使用中に便蓋が倒れてくることがなく、使い勝手がよい。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたことを検出したときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動を中断する。従って、便蓋は、外力から解放された以降も倒れてこないので、使い勝手がよい。
【０００９】
本発明において、前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されている場合があり、この場合、前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さな駆動力で前記回動軸を回転駆動することが好ましい。このように構成すると、閉動作の途中で便蓋を手で開姿勢に戻そうとしたとき、便蓋が自立保持位置を通過した以降であれば、小さな力で便蓋を開けることができる。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００１０】
本発明において、前記駆動手段は、例えば、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構とを有し、当該切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成される。この場合、前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記モータの正回転による前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止するとともに、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することが好ましい。閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻すと、駆動部材も外力によって初期位置に戻っているので、駆動部材をさらに初期位置に戻そうという駆動を行うと、駆動部材が、その初期位置を規定するストッパと衝突することになるが、このような駆動を停止すれば、駆動部材とストッパとの衝突を回避できる。それ故、駆動部材とストッパとの衝突に起因する異音の発生や部材の破損を防止することができる。
【００１１】
本発明の別の形態では、便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されており、前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さくて前記便蓋が前記自立保持位置を通過不能な駆動力で前記回動軸を回転駆動することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、便蓋が全開位置から自立保持位置を通過した後は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力で回動軸を回転駆動するため、閉方向に駆動中の便蓋が外力で全開位置に戻された後、外力により中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動が再開されても、便蓋が自立保持位置を通過してこない。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合には、自立保持位置を通過した後、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動が再開されるが、このときの駆動力は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力であるため、便蓋が自立保持位置を通過してこない。それ故、閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻しても便蓋が倒れてこないので、使い勝手がよい。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００１３】
本発明において、前記駆動手段は、例えば、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構と、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段とを備え、前記切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成される。この場合、前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することが好ましい。閉方向への駆動中に便蓋を外力で全開位置に戻すと、駆動部材も外力によって初期位置に戻っているので、駆動部材をさらに初期位置に戻そうという駆動を行うと、駆動部材が、その初期位置を規定するストッパと衝突することになるが、このような駆動を停止すれば、駆動部材とストッパとの衝突を回避できる。それ故、駆動部材とストッパとの衝突に起因する異音の発生や部材の破損を防止することができる。
【００１４】
本発明において、モータとしては、ステッピングモータを用いることが好ましい。このように構成すると、便蓋がモータ駆動により閉方向に回転駆動されている途中に手動で便蓋を開けようとしたときでも、ステッピングモータであれば脱調が起こる。このため、モータ駆動中に逆側へ操作されても小さな力で操作可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した便蓋開閉ユニットを説明する。
【００１６】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る便蓋開閉ユニットを備えた便座ユニットの側面図、平面図、および便蓋の動きを示す側面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本形態の便蓋開閉ユニットの正面図、および側面図である。図３は、本形態の便蓋開閉ユニットにおける便蓋の動作を示す説明図である。図４は、本形態の便蓋開閉ユニットにおいて、駆動源として用いたステッピングモータの動作条件を示す説明図である。
【００１７】
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および図２（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の洋式便器１は、便器本体２と便座ユニット４から構成され、便座ユニット４は、便座５、便蓋６、本体カバー７、および便蓋開閉ユニット１０から構成されている。便蓋開閉ユニット１０は、側面からみたとき略Ｌ字形状であり、Ｌ字形状の横方向に延びる部分１０ｂが本体ケース７の下部で固定されている。
【００１８】
便蓋開閉ユニット１０は、上ケース３６、および下ケース３７からなるユニットケース３０により全体が覆われている。便蓋開閉ユニット１０のＬ字形状の縦方向に延びる部分１０ａの上端寄りの部分からは、便座５に連結される便座支軸１１と、便蓋６に連結される回動軸２０とが同軸状に突き出ており、便座５および便蓋６は各々、便座支軸１１周り、および回動軸２０周りに回転可能である。
【００１９】
図１および図３において、本形態の便蓋開閉ユニット１０は、便蓋６が連結された回動軸２０をその軸線周りに回転駆動して、図１（Ｃ）に実線ＬＡで示す起立姿勢にある便蓋６を、図１（Ａ）に示す平伏姿勢に駆動するためのものであり、以下の説明では、図１（Ｃ）に実線ＬＡで示す起立姿勢を「全開位置Ｐ０」とし、図１（Ａ）に示す平伏姿勢を「全閉位置Ｐ７」とする。
【００２０】
また、全閉位置Ｐ７の手前位置には、全閉センサ９７による全閉検出位置Ｐ６が設定されており、ここを便蓋６が通過することにより、便蓋６が閉まっているいるか否かを監視するようになっている。このような監視によって、利用者がいないにもかかわらず、所定の時間、便蓋６が全開位置Ｐ０に放置されている場合には、便蓋開閉ユニット１０が作動し、便蓋６を閉方向に自動的に駆動する。
【００２１】
ここで、便蓋６は、全開位置Ｐ０から全閉位置Ｐ７に向けて回転駆動される途中、一点鎖線ＬＢで示す斜め姿勢となった以降は、自重で倒れて全閉位置Ｐ７となる。以下の説明では、図１（Ｃ）に一点鎖線ＬＢで示す位置を「自重傾倒開始位置Ｐ４」とする。
【００２２】
便蓋開閉ユニット１０での駆動は、便座５が便器本体２の上で平伏した状態にある場合には、便蓋６に対してのみ行われる。これに対して、便蓋６とともに便座５も全開位置Ｐ０にある場合には、便蓋開閉ユニット１０は、便蓋６および便座５の双方を全開位置Ｐ０から自重傾倒開始位置Ｐ４まで回転駆動することになる。ここで、便座５に対しては、ばねの付勢力を利用したクリック機構によって便座５を略直立姿勢に保持するための自立保持機構が構成されており、この自立保持機構によって便座５に作用する自立保持トルクは、便蓋６にも作用する。このような自立保持トルクが便蓋６に作用するのは、便蓋６が図１（Ｃ）に点線ＬＣで示す位置であり、この位置を、以下の説明では「自立保持位置Ｐ１」とする。なお、以下の説明では、便座５に自立保持トルクが印加される例であるが、便蓋６に自立保持トルクが印加されるような構成の場合も同様である。
【００２３】
このような構成に対応して、本形態の便蓋開閉ユニット１０は、全開位置Ｐ０にある便蓋６を全閉状態とする際には、駆動源して用いられたステッピングモータは、全開位置Ｐ０にある便蓋６を自重傾倒開始位置Ｐ４を所定の余裕角分だけ閉方向に通過した反転位置Ｐ５に到るまで回動軸２０（便蓋６）を駆動するように正方向のステップ数が設定されている。また、ステッピングモータは、便蓋６が反転位置Ｐ５に到達した後、所定のステップ数だけ逆回転して、後述する駆動機構の駆動部材を初期位置に戻すように設定されている。
【００２４】
従って、便蓋６は、自重傾倒開始位置Ｐ４を通過して反転位置Ｐ５までモータ駆動された以降は、自重による傾倒で全閉位置Ｐ７まで回転移動することになる。
【００２５】
また、本形態では、図４に直線Ｔで示すように、全開位置Ｐ０にある便蓋６を反転ポイントまで駆動するには、便蓋６に対して、便蓋６を単独で回転駆動するための負荷に加えて、自立保持位置Ｐ１を通過する際には、便座５に対する自立保持トルクを加算した負荷が加わる。
【００２６】
そこで、本形態では、図４に直線Ｒで示すように、自立保持位置Ｐ１から閉方向に傾いた位置にパルスレート切換位置Ｐ２を設定し、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータに印加するパルスレートを低レベル（パルスレートＡ）に抑えて自起動領域で大きな駆動力を発生させる一方、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータに対するパルスレートを高レベル（パルスレートＢ）に高め、応答領域で駆動力は小さいが、回転速度を高めている。ここで、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２から反転位置Ｐ５に達するまでのパルスレートＢで発生する駆動力は、便蓋６が自立保持位置Ｐ１を通過不能なレベルである。
【００２７】
また、ステッピングモータは、便蓋６を全開位置Ｐ０から反転位置Ｐ５まで駆動した後は逆回転して、後述する駆動機構を初期状態に戻すが、この逆回転時のパルスレートは、発生する駆動力が小さいが、高速回転が可能なパルスレートＢである。その際、反転位置Ｐ５からパルスレート切換位置Ｐ２は、自起動領域であるが、パルスレート切換位置Ｐ２から全開位置Ｐ０までは応答領域である。
【００２８】
再び図３において、本形態の便蓋開閉ユニット１０では、自立保持位置Ｐ１から余裕角としての１０°分だけ閉方向に傾いた位置に通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３が設定されており、便蓋６を閉方向に駆動しているにもかかわらず、便蓋６が閉方向から開方向に戻されたことを監視するとともに、便蓋６が人為的に全開位置Ｐ０に戻された場合には、中断された便蓋６に対する閉方向のモータ駆動や、駆動機構の駆動部材を初期位置に戻すためのモータ駆動を停止するようになっている。なお、本形態では、通過センサによる検出位置は、パルスレート切換位置Ｐ２と同一位置に設定されている。
【００２９】
このような制御はいずれも、便座ユニット４に構成されている制御部（図示せず）によって行われる。
【００３０】
（便蓋開閉ユニットの内部構造）
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本形態の便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品のレイアウトを示す平面図であり、それぞれ、便蓋が全開位置Ｐ０、反転位置Ｐ５、および全閉位置Ｐ７にあるときに対応する。図６は、本形態の便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品の展開図である。
【００３１】
図５（Ａ）および図６に示すように、本形態の便蓋開閉ユニット１０のユニットケース３０内では、回動軸２０の基端側に平面形状が円形の連結車４０（従動部材）が連結されている一方、ユニットケース３０内には、連結車４０を介して便蓋６を回転駆動するためのモータ（駆動源）として正逆双方向に回転可能なステッピングモータ６０が配置されている。ステッピングモータ６０のモータケース、および地板は、上ケース３６のＬ字形状の横方向に延びる部分１０ｂに形成された円形リブと溝状リブによって位置決め固定されている。
【００３２】
ステッピングモータ６０の出力軸から連結車４０に至る駆動力伝達経路には、ステッピングモータ６０の出力軸に固着されたピニオン６１、このピニオン６１と噛み合う歯車を備えた第１車７０、この第１車７０のピニオンと噛み合う歯車を備えた第２車７１、この第２車７１と噛み合うピニオンを備えた第３車７２、この第３車７２のピニオンと噛み合う歯車を備えた第４車７３、この第４車７３のピニオン７３ｂと噛み合うアイドル歯車８、およびアイドル歯車８と噛み合う駆動歯車５０からなる歯車列が構成され、駆動歯車５０と連結車４０との間には、駆動歯車５０と連結車４０との機構的な接続を切り換える切換機構８０が構成されている。ここで、駆動歯車５０は、連結車４０と平面的、かつ同軸状に重なっており、共通の回転中心軸線周りに回転可能である。
【００３３】
切換機構８０では、駆動歯車５０において連結車４０と対向する面側に、その回転中心軸を中心とする円弧状の凹部からなる溝５１と、溝５１と回転中心軸に対して点対称に段部からなる円弧状凹部５２が形成されている一方、連結車４０の側には、溝５１および円弧状凹部５２の各々に嵌る２つの突起４１が形成されている。
【００３４】
図５（Ａ）には、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときの状態を示してあり、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときは、溝５１において時計周りＣＷ側に位置する一方の端縁５１１、および反時計周りＣＣＷ側に位置する他方の端縁５１２のうち、一方の端縁５１１に対して突起４１が略当接する状態にある。また、円弧状凹部５２において時計周りＣＷ側に位置する一方の端縁５２１、および反時計周りＣＣＷ側に位置する他方の端縁５２２のうち、一方の端縁５２１に対して突起４１が略当接する状態にある。
【００３５】
ここで、溝５１および円弧状凹部５２は約１５７°の角度範囲にわたって形成されている一方、突起４１は３０°の角度範囲を占めているため、溝５１と突起４１との間には１２７°の角度範囲に相当する遊びが確保されている。
【００３６】
また、ユニットケース３０の内面には、便蓋６が全開位置Ｐ０から自重傾倒開始位置Ｐ４まで回転するときの駆動歯車５０の初期位置および終点位置を機構的に規定する２つのストッパー３１、３２が形成されている一方、駆動歯車５０には、これらのストッパ３１、３２と干渉可能な突起５５が形成されている。
【００３７】
連結車４０の外周部には１つのセンサ用マグネット９６が固定されている一方、連結車４０の側方位置には、センサ用基板９９が配置されている。センサ用基板９９上には、センサ用マグネット９６の通過を検出するホールＩＣからなる全閉センサ９７と、通過センサ９８（開動作検出手段）とが配置され、通過センサ９８は、連結車４０の下方に位置し、全閉センサ９７は、通過センサ９８に対して反時計周りＣＣＷの方向において連結車４０の側方に位置している。
【００３８】
本形態の便蓋開閉ユニット１０には、便座支軸１１に対してオイルダンパー装置２１が構成され、回動軸２０に対してもオイルダンパー装置２２が構成されている。
【００３９】
また、便座支軸１１には、ばねの付勢力を利用したクリック機構によって便座５を略直立姿勢に保持するための自立保持機構２３が構成されている。
【００４０】
（便蓋の開閉動作）
本形態の便蓋開閉ユニット１０において、便蓋６が全開位置Ｐ０にあるときには、図５（Ａ）に示すように、駆動歯車５０に形成されている溝５１の一方の端縁５１１近く、および円弧状凹部５２の一方の端縁５２１近くに連結車４０の突起４１が位置している。
【００４１】
この状態で、便座ユニット４において誰も使用していないことを検出しているにもかかわらず、便蓋開閉ユニット１０の全閉センサ９７によって、便蓋６が開いた状態のまま、所定時間、放置されていることを検出した場合には、ステッピングモータ６０は、まず、正方向に所定ステップ数、駆動される。その結果、ステッピングモータ６０の出力軸の回転が第１車７０、第２車７１、第３車７２、第４車７３、アイドル歯車８、および駆動歯車５０に伝達され、図５（Ｂ）に示すように、駆動歯車５０が反時計周りＣＣＷの方向に６０°回転する。この位置が駆動歯車５０の終点位置である。このような回転を行う間、駆動歯車５０の溝５１、および円弧状凹部５２内において、その一方の端縁５１１、５２１で連結車４０の突起４１が押圧されるので、連結車４０が６０°回転し、便蓋６は、自立保持位置Ｐ１および自重傾倒開始位置Ｐ４を通過して反転位置Ｐ５に到る。その際、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートをレベルＡに抑えて大きな駆動力を発生させる一方、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートを高レベルＢに高めて、回転速度を高める。
【００４２】
このようにして便蓋６が閉方向に駆動される際、便蓋６は、自重傾倒開始位置Ｐ４を通過した以降、自重により傾倒していくため、反転位置Ｐ５でモータ駆動が停止しても、全閉位置Ｐ７まで倒れていく。その際、回動軸２０に対してはオイルダンパー機構２２が構成されているので、便蓋６が急激に倒れることがない。また、便座支軸１１にもオイルダンパー機構２１が構成されているので、便座５が急激に倒れることがない。
【００４３】
このようにして便蓋６が自重により全閉位置Ｐ７まで倒れていく際、連結車４０の突起４１は、図５（Ｃ）に示すように、反時計周りＣＣＷの方向に６０°回転する。但し、駆動歯車５０の溝５１、円弧状凹部５２と、突起４１との間には十分な遊びが確保されているので、駆動歯車５０と突起４１とは干渉せず、駆動歯車５０と連結車４０のうち、連結車４０のみが便蓋６に連動する。
【００４４】
また、便蓋６が閉方向に回転駆動されるとき、連結車４０に固定されたセンサ用マグネット９６が反時計周りＣＣＷの方向に回転するので、便蓋６が全閉位置Ｐ７となる手前、３０°の角度位置（全閉検出位置Ｐ６）でセンサ用マグネット９６が位置センサ９７に接近し、位置センサ９７からの出力信号が切り換る。従って、位置センサ９７からの出力された信号によって、便蓋６が閉じたことを検出できる。
【００４５】
一方、便蓋６が反転位置Ｐ５を通過した時点で、ステッピングモータ６０は逆回転し、駆動歯車５０は、時計周りＣＷの方向に６０°回転し、図５（Ｃ）に示す初期位置に復帰する。その際、駆動歯車５０は、突起４１とは干渉することなく、初期位置に復帰する。
【００４６】
このようにして便蓋６が全閉位置Ｐ７に移動し終えた状態で、利用者が便蓋６を手動で開けると、便蓋６の回転に連動して連結車４０が図５（Ｃ）に示す位置から図５（Ａ）に示す位置まで戻るが、その際、駆動歯車５０は既に初期位置に戻っているので、突起４１は、駆動歯車５０と干渉することがない。それ故、便蓋６を小さな力で全開位置Ｐ０まで戻すことができる。
【００４７】
（閉駆動中に便蓋が開かれた場合の動作）
このようにして便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、センサ用マグネット９６がホールＩＣからなる通過センサ９８上を通過する。従って、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻されたことを検出できる。
【００４８】
このような場合、便蓋６が反転位置Ｐ５に到達するまでのステップ数が残っているはずであるが、本形態では、それをキャンセルし、外力により中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する。
【００４９】
また、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、駆動歯車５０は、この外力によって既に図５（Ａ）に示す位置まで戻されるので、便蓋が反転位置Ｐ５に到達した以降に行うはずであったステッピングモータ６０の逆回転も行わない。
【００５０】
（本形態の主な効果）
このように本形態の便蓋開閉ユニット１０では、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋が通過センサ９８による通過検出位置Ｐ３（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した後、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、外力により中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する。このため、使用中に便蓋６が倒れてくるという不便さがない。
【００５１】
また、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合には、便蓋が反転位置Ｐ５に到達した以降に行うはずであったステッピングモータ６０の逆回転も行わない。従って、不必要な初期化動作によって、駆動歯車５０の突起５５とストッパ３１とが衝突することがないので、異音が発生せず、かつ、衝突による突起５５やストッパ３１の損傷を防止することができる。
【００５２】
さらに、本形態では、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を確実に通過するように、パルスレートＡでステッピングモータ６０を駆動し、パルスレート切換位置Ｐ３を通過した以降は、自立保持トルクを減じたトルクを発生させるパルスレートＢでステッピングモータ６０を駆動する。それ故、閉動作の途中で便蓋６を手で開姿勢に戻そうとしたとき、便蓋６が概ね自立保持位置Ｐ１（パルスレート切換位置Ｐ２）を通過した以降であれば、小さな力で便蓋６を開けることができる。また、便蓋６を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、ステッピングモータ６０の回転数を上げることができるので、便蓋６を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋６が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【００５３】
［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻されたことを通過センサ９８で検出し、それにより、中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を停止する構成であったが、通過センサ９８を利用せず、ステッピングモータ６０の駆動力のみで、便蓋６の不用意な傾倒を防止してもよい。
【００５４】
すなわち、図４を参照して説明したように、便蓋６が全開位置Ｐ０から自立保持位置Ｐ１を通過してパルスレート切換位置Ｐ２に達するまでは、ステッピングモータ６０に印加するパルスレートを低レベル（パルスレートＡ）に抑えて大きな駆動力を発生させるが、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、反転位置Ｐ５に達するまでは、ステッピングモータ６０に対するパルスレートを高レベル（パルスレートＢ）に高め、駆動力は小さいが、回転速度を高めている。しかも、便蓋６がパルスレート切換位置Ｐ２を通過した以降、パルスレートＢでステッピングモータ６が発生させる駆動力は、便蓋６が自立保持位置Ｐ１を通過不能なレベルである。
【００５５】
それ故、便蓋６をモータ駆動によって閉方向に駆動中、便蓋６が便座５とともに、人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合に、中断された以降のステッピングモータ６０による便蓋６の閉方向への駆動を再開した場合でも、パルスレートＢでステッピングモータ６が発生させる駆動力では、便蓋６および便座５は、自立保持位置Ｐ１を通過できない。それ故、閉方向に駆動中、便蓋６および便座５が人為的な外力によって全開位置Ｐ０に戻された場合でも、便蓋６および便座５が倒れてくるという不便さがない。
【００５６】
［その他の実施の形態］
なお、上記実施形態では、ステッピングモータ６０の駆動力の増減をパルスレートを切換えることにより実現していたが、単純にモータの電圧を換えたり、電流を換えることにより実現してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の便蓋開閉ユニットでは、便蓋の閉方向への駆動中に便蓋が外力で全開位置に戻されたことを開動作検出手段によって検出したときには、中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動を停止するため、使用中に便蓋が倒れてくることがなく、使い勝手がよい。すなわち、駆動手段において駆動源としてステッピングモータなどを用い、通電時間やパルス数により便蓋の閉方向の駆動が制御されている場合、閉方向への駆動途中で便蓋が外力で全開位置に戻されたことを検出したときには、残りの通電時間やパルス数による便蓋の閉方向の駆動を中断する。従って、便蓋は、外力から解放された以降も倒れてこないので、使い勝手がよい。
【００５８】
また、本発明において、便蓋が全開位置から自立保持位置を通過した後は、便蓋が自立保持位置を通過不能な小さな駆動力で回動軸を回転駆動するように構成した場合には、閉方向に駆動中の便蓋が外力で全開位置に戻されたとき、外力により中断された以降の便蓋に対する閉方向の駆動が再開されても、便蓋が自立保持位置を通過してこない。また、便蓋を小さな駆動力で駆動するのであれば、その分、モータの回転数を上げることができるので、便蓋を迅速に閉姿勢とすることができる。それ故、次の利用者は使用しようとしたとき、便蓋が閉姿勢になるように動いているという、異様な光景が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る便蓋開閉ユニットを備えた便座ユニットの側面図、平面図、および便蓋の動きを示す側面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本形態の便蓋開閉ユニットの正面図、および側面図である。
【図３】図２に示す便蓋開閉ユニットにおける便蓋の動作を示す説明図である。
【図４】図２に示す便蓋開閉ユニットにおいて、駆動源として用いたステッピングモータの動作条件を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はいずれも、図２に示す便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品のレイアウトを示す平面図である。
【図６】図２に示す便蓋開閉ユニット内で駆動機構を構成する各種部品の展開図である。
【符号の説明】
１ 洋式便器
２ 便器本体
４ 便座ユニット
５ 便座
６ 便蓋
７ 本体カバー
１０ 便蓋開閉ユニット
１１ 便座支軸
２０ 回動軸
２１、２２ オイルダンパー装置
２３ 自立保持機構
３０ ケース
４０ 連結車（従動部材）
５０ 駆動歯車（駆動部材）
６０ ステッピングモータ
８０ 切換機構
９６ センサ用マグネット
９７ 全閉センサ
９８ 通過センサ（開動作検出手段）
Ｐ０ 全開位置
Ｐ１ 自立保持位置
Ｐ２ パルスレート切換位置
Ｐ３ 通過検出位置
Ｐ４ 自重傾倒開始位置
Ｐ５ 反転位置
Ｐ６ 全閉検出位置
Ｐ７ 全閉位置
Claims (6)
- 便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、
前記駆動手段は、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段を備え、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止することを特徴とする便蓋開閉ユニット。 - 請求項１において、前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されており、
前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さな駆動力で前記回動軸を回転駆動することを特徴とする便蓋開閉ユニット。 - 請求項１または２において、前記駆動手段は、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構とを有し、
当該切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、
前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成され、
前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、外力により中断された以降の前記モータの正回転による前記便蓋に対する閉方向の駆動を停止するとともに、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することを特徴とする便蓋開閉ユニット。 - 便蓋を開閉するための回動軸と、該回動軸を回転駆動して、全開位置にある前記便蓋を全閉位置に向けて駆動するモータを備えた駆動手段とを有する便蓋開閉ユニットにおいて、
前記便蓋には、前記全開位置から前記全閉位置までの途中位置に、前記便蓋あるいは便座を起立した状態に保持する自立保持トルクを印加する自立保持位置が設定されており、
前記駆動手段は、前記便蓋が前記自立保持位置を通過した後の駆動力は、前記便蓋が前記全開位置から前記自立保持位置を通過するまでの区間と比較して小さくて前記便蓋が前記自立保持位置を通過不能な駆動力で前記回動軸を回転駆動することを特徴とする便蓋開閉ユニット。 - 請求項４において、前記駆動手段は、前記モータの出力軸側に連結された駆動部材と、前記回動軸側に連結された従動部材と、前記駆動部材と前記従動部材との機構的な接続を切り換える切換機構と、前記便蓋を閉方向に駆動している途中、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを検出する開動作検出手段とを備え、
前記切換機構は、前記モータの正回転により前記全開位置にある前記便蓋を当該便蓋が自重により閉方向に回転可能な自重傾倒開始位置を通過するまで前記回動軸を回転駆動する際には前記駆動部材に対して前記従動部材を連動させ、
前記便蓋が前記自重傾倒開始位置を通過した後は、前記駆動部材に対する前記従動部材の連動を解除して前記駆動部材から独立して前記従動部材を前記便蓋の自重による回転に連動させる一方、前記モータの逆回転により前記従動部材から独立して前記駆動部材を前記便蓋が前記全開位置にあったときの初期位置まで戻すように構成され、
前記駆動手段は、外力で前記便蓋が前記全開位置に戻されたことを前記開動作検出手段によって検出したときには、前記モータの逆回転による前記駆動部材の初期位置への復帰動作を停止することを特徴とする便蓋開閉ユニット。 - 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記モータは、ステッピングモータであることを特徴とする便蓋開閉ユニット。
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