JP2010246880A - Electric toilet seat device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトルクリミッタを備えた電動便座装置に関する。 The present invention relates to an electric toilet seat device provided with a torque limiter.
従来の電動便座装置では、駆動モータの出力軸と歯車の間又は駆動モータの出力軸に固定した歯車が噛み合う減速歯車輪列の歯車にトルクリミッタが構成されている。したがって駆動モータの動作中に便座又は便蓋に大きな外力が作用しても、駆動モータや減速歯車列に過大なトルク荷重が伝わらない構成である(例えば、特許文献1参照。)。 In a conventional electric toilet seat device, a torque limiter is configured on a gear of a reduction gear wheel train in which a gear fixed between the output shaft of the drive motor and the gear or the output shaft of the drive motor meshes. Therefore, even if a large external force is applied to the toilet seat or toilet lid during the operation of the drive motor, an excessive torque load is not transmitted to the drive motor or the reduction gear train (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の電動便座装置では、遊星歯車機構を備えた減速歯車輪列を用いて駆動モータの出力を減速するため、部品点数が多く複雑な構造である。また、従来の電動便座装置のように、トルクリミッタを駆動モータの出力軸と歯車との間及び遊星歯車機構内の二箇所に設けた場合、さらに部品点数が多くなり、複雑な構造でコストアップの原因になる。 However, in the conventional electric toilet seat device, since the output of the drive motor is decelerated using a reduction gear wheel train provided with a planetary gear mechanism, the number of parts is complicated. In addition, when the torque limiter is provided between the output shaft of the drive motor and the gear and at two locations in the planetary gear mechanism as in the conventional electric toilet seat device, the number of parts is further increased and the cost is increased with a complicated structure. Cause.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モータへの所定荷重以上のトルク伝達を遮断する簡易な構造で省スペースなトルクリミッタを備えた電動便座装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric toilet seat device including a torque limiter with a simple structure and space-saving that cuts off torque transmission over a predetermined load to a motor. To do.
本発明の第1の課題解決手段は、モータと、前記モータの出力により回転するウォームと、前記ウォームと噛合し前記ウォームの回転を減速して被駆動部材を開閉動作する減速機構と、前記被駆動部材に対して所定荷重以上の外力が作用した場合に前記モータへのトルク伝達を遮断するトルクリミッタと、を備えた電動便座装置であって、前記トルクリミッタは、前記ウォームと一体回転する第1回転部材と、前記第1回転部材と一体回転するカバー部材と、前記モータの出力と一体回転する第2回転部材と、前記第1回転部材又は前記第2回転部材のいずれか一方の部材に係止され、他方の部材に締着され、前記所定荷重以上の外力が作用した場合には前記第1回転部材と前記第2回転部材の間で相対回転を生じさせる弾性部材と、を備え、前記カバー部材は、前記被駆動部材に対して外力が作用して前記ウォームが軸方向の荷重を受けた場合に、前記ウォームの軸方向への移動を規制する当接部材と当接し、前記第2回転部材との間に空間を形成する構成である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor, a worm that is rotated by the output of the motor, a speed reduction mechanism that engages with the worm and decelerates the rotation of the worm to open and close the driven member, An electric toilet seat device comprising: a torque limiter that interrupts torque transmission to the motor when an external force greater than a predetermined load is applied to the drive member, wherein the torque limiter rotates integrally with the worm. One rotating member, a cover member that rotates integrally with the first rotating member, a second rotating member that rotates integrally with the output of the motor, and either the first rotating member or the second rotating member An elastic member that is locked and fastened to the other member and that causes relative rotation between the first rotating member and the second rotating member when an external force greater than the predetermined load is applied. The cover member abuts against a contact member that restricts movement of the worm in the axial direction when an external force acts on the driven member and the worm receives an axial load, It is the structure which forms space between 2 rotation members.
また、第2の課題解決手段は、前記被駆動部材に対して外力が作用して前記ウォームが軸方向の荷重を受けた場合、前記荷重が作用する方向に前記ウォーム、前記第1回転部材、前記カバー部材、前記当接部材が順次配設される構成である。 The second problem-solving means is configured such that, when an external force acts on the driven member and the worm receives an axial load, the worm in the direction in which the load acts, the first rotating member, The cover member and the contact member are sequentially arranged.
また、第3の課題解決手段は、前記第1回転部材と前記第2回転部材と前記カバー部材とは、前記モータの出力軸に対して同軸に配設される構成である。 The third problem-solving means is configured such that the first rotating member, the second rotating member, and the cover member are arranged coaxially with respect to the output shaft of the motor.
また、第4の課題解決手段は、前記ウォームと前記第1回転部材は一体で形成される構成である。 The fourth problem-solving means is a structure in which the worm and the first rotating member are integrally formed.
本発明では、電動便座装置はモータの出力軸と減速機構の歯車列の一番目であるウォームとの間にトルクリミッタを備える。通常の運転状態においてはトルクリミッタを備える第1回転部材及び第2回転部材のうち、一方の部材に固定された弾性部材は他方の部材に締着して、第1回転部材及び第2回転部材の間におけるトルクの伝達が成されるが、被駆動部材である便座又は便蓋に所定荷重以上の外力が作用してトルクリミッタに大きなトルク荷重を生じると、第1回転部材と第2回転部材は相対回転可能になるので、モータの出力軸には所定荷重以上の外力に起因するトルク荷重の伝達が遮断される。また、モータの出力軸に所定荷重の大きさ以上のトルク荷重が伝達された場合でも減速機構がモータから受ける反力が生じるのを防ぐことが出来る。よって、モータや減速機構等の破損を防ぐことが出来る。また、トルクリミッタがモータの出力軸と減速機構のウォームとの間に備えられるので、減速機構の歯車列の中や減速機構と便座又は便蓋との間に設けられる場合と比べて、トルクリミッタが作動するトルク荷重の設定を小さくすることが出来る。よって、トルクリミッタの小型化が可能となり、電動便座装置を小さく出来る。 In the present invention, the electric toilet seat device includes a torque limiter between the output shaft of the motor and the worm that is the first gear train of the speed reduction mechanism. In a normal operation state, the elastic member fixed to one of the first rotating member and the second rotating member provided with the torque limiter is fastened to the other member, and the first rotating member and the second rotating member. Torque is transmitted between the first rotating member and the second rotating member when an external force greater than a predetermined load acts on the toilet seat or toilet lid, which is a driven member, to generate a large torque load on the torque limiter. Since the relative rotation is possible, the transmission of the torque load due to the external force exceeding the predetermined load is interrupted to the output shaft of the motor. Further, it is possible to prevent the reaction force that the reduction mechanism receives from the motor from being generated even when a torque load greater than a predetermined load is transmitted to the output shaft of the motor. Therefore, damage to the motor and the speed reduction mechanism can be prevented. Further, since the torque limiter is provided between the motor output shaft and the worm of the speed reduction mechanism, the torque limiter is compared with the case where it is provided in the gear train of the speed reduction mechanism or between the speed reduction mechanism and the toilet seat or the toilet lid. It is possible to reduce the torque load setting for operating the. Therefore, the torque limiter can be miniaturized and the electric toilet seat device can be made small.
ここで、一段で大きな減速比が得られるウォームを用いると、外力の作用による被駆動部材によってウォームに対してウォームの回転軸方向の何れかに付勢する力が作用する。トルクリミッタは第1回転部材及び第2回転部材のうちの一方の部材に係止された弾性部材と他方の部材との摩擦力の範囲でトルクを伝達し、摩擦力を超えるトルクが加えられた場合にトルクの伝達を制限する機構であるが、被駆動部材への外力の作用によりウォームに対しては回転軸方向に付勢する力が作用する。その場合、外力の作用する方向によってはウォームに加わる力が第1回転部材と第2回転部材の間を押圧する場合がある。その結果、弾性部材と他方の部材との摩擦力に加えて第1回転部材と第2回転部材の間の軸方向摩擦力によるトルクの伝達が付加される。そのために、トルクリミッタにより制限されるトルク伝達制限の大きさの閾値は外力の大きさに左右される。ここで、被駆動部材の開閉動作のうち、モータ駆動による開動作中に大きな閉方向の外力が印加された場合が特に過大な外力荷重として作用する。 Here, when a worm capable of obtaining a large reduction ratio in one step is used, a force that urges the worm in any of the rotation axis directions is applied to the worm by a driven member due to the action of an external force. The torque limiter transmits torque in a range of frictional force between the elastic member locked to one of the first rotating member and the second rotating member and the other member, and torque exceeding the frictional force is applied. In this case, the mechanism restricts the transmission of torque, but a force that urges the worm in the direction of the rotation axis is applied to the worm by the action of an external force applied to the driven member. In that case, depending on the direction in which the external force acts, the force applied to the worm may press between the first rotating member and the second rotating member. As a result, in addition to the frictional force between the elastic member and the other member, torque transmission due to the axial frictional force between the first rotating member and the second rotating member is added. Therefore, the threshold value of the magnitude of the torque transmission restriction limited by the torque limiter depends on the magnitude of the external force. Here, among the opening / closing operations of the driven member, the case where a large external force in the closing direction is applied during the opening operation by the motor drive acts particularly as an excessive external force load.
この問題に対して、本発明では、ウォームを介してのトルクリミッタに作用する回転軸方向の荷重を、第1回転部材と一体回転するカバー部材の先端部が本機構のハウジングの一部である当接部材に当接させ、カバー部材と第2回転部材との間に空間を形成する構成とすることで、外力に起因してウォームの回転軸方向に付勢する力が作用しても、第1回転部材から第2回転部材への荷重の伝達を防ぐことができ、トルクリミッタが制限する伝達トルクの大きさを、所定の荷重に一定に保つことが出来る。 In order to solve this problem, in the present invention, the tip of the cover member that rotates integrally with the first rotation member is a part of the housing of the mechanism for the load in the rotation axis direction acting on the torque limiter via the worm. Even if a force urging in the direction of the rotation axis of the worm acts due to an external force, the contact member is contacted and a space is formed between the cover member and the second rotation member. The transmission of the load from the first rotating member to the second rotating member can be prevented, and the magnitude of the transmission torque limited by the torque limiter can be kept constant at a predetermined load.
また、ウォーム、第1回転部材、カバー部材、当接部材は、被駆動部材に対して外力が作用してウォームが軸方向の荷重を受けた場合に荷重が作用する方向に順次配設されるため、軸方向の荷重はウォーム、第1回転部材、カバー部材、当接部材の順に伝達され、第2回転部材には軸方向の荷重は作用しない。よって、第1回転部材から第2回転部材への軸方向の荷重の伝達を防ぐことができる。 Further, the worm, the first rotating member, the cover member, and the abutting member are sequentially arranged in a direction in which a load acts when an external force acts on the driven member and the worm receives an axial load. Therefore, the axial load is transmitted in the order of the worm, the first rotating member, the cover member, and the abutting member, and the axial load does not act on the second rotating member. Therefore, transmission of the axial load from the first rotating member to the second rotating member can be prevented.
また、モータ、第1回転部材、第2回転部材、カバー部材の回転軸を同軸に配設することで、ウォーム、第1回転部材、第2回転部材の間に作用する力がモータの出力軸に与える影響を小さくできる。 Further, by arranging the rotation shafts of the motor, the first rotation member, the second rotation member, and the cover member coaxially, the force acting between the worm, the first rotation member, and the second rotation member is output from the motor. Can be reduced.
また、第1回転部材をウォームと一体で形成することで、トルクリミッタを簡略化し、小型化することができる。 Further, by forming the first rotating member integrally with the worm, the torque limiter can be simplified and reduced in size.
以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明の電動便座装置1の斜視図である。電動便座装置1は、被駆動部材としての便座11及び便蓋12を備える。便座11及び便蓋12は便器13の上部に配置されるカバー131内に設けられており、同軸の便蓋シャフト46(図2)及び便座シャフト47(図2)を備える。便座11、便蓋12は、夫々に設けられた電動開閉装置14により回動する。
FIG. 1 is a perspective view of an electric
図2は、電動開閉装置14の斜視図である。図面左側の便座11を回動する電動開閉装置14と、図面右側の便蓋12を回動する電動開閉装置14は、同様の構造、動作である。本実施例では、便蓋用の電動開閉装置14に基づいて以下に詳述する。
FIG. 2 is a perspective view of the
便蓋用の電動開閉装置14における減速機構44は、トルクリミッタ50に接続されるウォーム51aに噛み合う第1歯車441(ウォームホイール)と第1歯車441に一体化されている第1ピニオン442と、第1ピニオン442に噛み合う第2歯車443と第2歯車443に一体化されている第2ピニオン444と、第2ピニオン444に噛み合う第3歯車445と第3歯車445に一体化されている第3ピニオン446と、周方向の一部に歯列をもつ第4歯車447とから構成される。第4歯車447は便蓋12を回動させる便座シャフト46に固定される。
The
便蓋シャフト46及び便座シャフト47は、内部に便蓋シャフト46、外部に便座シャフト47の構成もつ同軸の二重シャフトである。便蓋用の電動開閉装置14と便座用の電動開閉装置14は、中央ブラケット48及び両側ハウジング(図示省略)に配置される。中央ブラケット48及び両側ハウジングに対して、減速機構44の歯車列(第1歯車441、第1ピニオン442、第2歯車443、第2ピニオン444、第3歯車445、第3ピニオン446、第4歯車447)は、のそれぞれの軸の両端が枢着されている。
The
図3は、電動開閉装置14のモータ41とトルクリミッタ50を示す斜視図である。電動開閉装置14は、モータ41とモータ41のモータシャフト41a(図4)が相対回転不能に挿通されたトルクリミッタ50と、トルクリミッタ50を介して接続される減速機構44とを有する。モータシャフト41a、トルクリミッタ50、及びウォーム51aの回転軸方向と減速機構44の歯車列の回転軸方向とは直交する。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図4は、トルクリミッタ50の分解組立図である。トルクリミッタ50は、第1回転部材としての外輪51と、スリーブ52及び内輪53から構成される第2回転部材56と、弾性部材としてのコイルバネ54と、カバー部材55とを備える。ウォーム51a、外輪51、カバー部材55は順次配設される。また、外輪51とスリーブ52、内輪53と、カバー部材55は、モータシャフト(出力軸)に対して同軸に配設される。また、ウォーム51aと外輪51は一体で形成される。
FIG. 4 is an exploded view of the
モータ41のモータシャフト41aは、スリーブ52と回転不能に装着され、軸方向への移動が可能に構成される。スリーブ52の外周には内輪53が相対回転不能の設けられ、第2回転部材56を構成する。コイルバネ54(弾性部材)は、コイル状の内径部が内輪53の外周に締着されるとともに、コイルバネ54の2箇所の直線部54aは、外輪51の内面に対称に配置された2個の扇形空間51bにそれぞれ収納される。カバー部材55は、先端側に小突起55eを、反対側に一対の四角穴55cを設けた取り付け腕55aを備える。スリーブ52と前面にあるカバー部材55の間は、非接触となるように空間57(図6)が形成される。
The
図5は、外輪51の外観を示す拡大斜視図である。外輪51は一対の凹み部51eが設けられ、凹み部51eの中央には小突起51fが形成されている。小突起51fには、取り付け腕55aの四角穴55cが嵌合する。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the outer appearance of the
図6は、電動開閉装置14の断面図である。便蓋12のモータ駆動による開動作中に大きな閉方向の外力が作用したときに、ホイール441の回転によって、ウォーム51aが図面の左方向(矢印Aの向き)に荷重を受ける。荷重は順次、ウォーム51a、外輪51、カバー部材55、ハウジングの当接部61に伝達される。当接部61は、金属性の当接板61aが装着された小空間61bを備え、ウォーム51aが荷重を受けた場合はカバー部材55の先端の小突起55eが当接板61aに当接する構成である。小空間61bは潤滑剤を保持し、小突起55eと当接板61aの摺動を円滑にする。外輪51の端面51dとカバー部材55の端面55bとは必ず接触して、カバー部材55とスリーブ52の間に空間57を形成する。ウォーム51aのモータ41側の先端の突起部51bは先端が尖った形状で、モータ軸受け部41bとの接触面積が少ない構成である。また軸受け41bの外周には環状突起41cを設けている。環状突起41cにより形成される空間41dには、グリースが充填される。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
実施例1の電動開閉装置14の動作と効果について説明する。
The operation and effect of the
便蓋12のモータ駆動による開動作中に大きな閉方向の外力が作用すると、ホイール441の回転によって、ウォーム51aが図6の左方向に(矢印Aの向き)荷重を受ける。外輪51はカバー部材55を左方向に押し、カバー部材55の小突起55eは当接部61の当接板61aに接触する。このときカバー部材55とスリーブ52の間に空間57を形成するため、第2回転部材56を構成するスリーブ52、内輪53とコイルバネ54には軸方向の荷重は伝達しない。
When a large external force is applied during the opening operation of the
実施例1の電動開閉装置14では、外力によってウォーム51aが軸方向の外側に向かって大きな荷重を受け、カバー材55の小突起55eが当接部61の当接板61aに当接した状態になっても、荷重の影響を受けずに所定の設定トルクで内輪53とコイルバネ54との間で滑りが発生することで過大トルクの伝達を遮断することが可能である。またモータ出力側からの過大トルクに対しても同様に所定の設定トルクで内輪53とコイルバネ54との間で滑りを生じさせることが出来るので、歯車伝達機構全体を過負荷による破損等から保護することが出来る。
In the electric opening and
また、当接部61の当接板61aとの接触にあっては、トルクリミッタ50の所定荷重に対して充分に小さい摩擦抵抗となるように、カバー部材55の先端の小突起55eとの接触面積が小さくなるように構成し、グリース等で充分な潤滑を確保した構造である。当接板61aは金属板であり、樹脂製の小突起55eが所定の荷重や速度で押圧、回転してもカジリ等の発生を防止できる。
Further, in contact with the
また、ウォーム51aのモータ41側の先端においてもカバー部材55の小突起55eと同様に突起部51bを形成しているので、便蓋12の開閉動作によるホイール441からの反力を受けてウォーム51aが図6の右方向(矢印A’)に荷重を受けた場合でも、相手部材のモータ軸受け41bとの接触面積が小さく、また環状突起41cとの空間41dでグリース等による充分な潤滑を確保出来るので、モータ41の出力を効率良く減速歯車輪列を通して出力させることが出来る。
Further, since the
本発明の実施例1では、便蓋12に外力が作用した場合について詳述したが、便座11に外力が作用した場合も同様に作用し、同様の効果を奏する。
In the first embodiment of the present invention, the case where an external force is applied to the
図7は本発明の実施例2の電動開閉装置14aの断面図である。実施例1の電動開閉装置14との違いは、便座11又は便蓋12のモータ駆動による開動作中に大きな閉方向の外力が作用して、ホイール441の回転によって、ウォーム51aが図7の右方向(矢印Bの向き)に荷重を受けることである。実施例1の電動開閉装置14と同一の機能、部位については、同一の符号を用いて説明する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
ウォーム51aの回転軸に作用する図面右方向の荷重は、順次、ウォーム51a、外輪51、カバー部材55、当接部61に伝達される。実施例1とはトルクリミッタ50の向きが逆になることから、カバー部材55中央部にはモータ41のモータシャフト41aを挿通するための中央孔と、当接部61に接触する環状小突起55eとを備える。
A load on the right side of the drawing acting on the rotation shaft of the
当接部61はモータ41側に配置されるため、モータ41のモータシャフト41aが挿通する軸受け部42から延在する環状突起41cがあり、環状小突起55eは軸受け部42の表面に当接する。
Since the
ここで、ウォーム51a、外輪51、スリーブ52と内輪53、弾性部材としてのコイルバネ54、カバー部材55の構成は実施例1と同様である。また、モータ41のモータシャフト41aはスリーブ52と回転不能に装着されており、軸方向に移動可能である。ウォーム51aの左方端は閉じられ、先端が小突起511を有しており、ハウジング131の当接部131aと小さい接触面積で接触する構成である。
Here, the configurations of the
実施例2の電動開閉装置14aの動作と効果について説明する。
The operation and effect of the
図7に示すように、便蓋12のモータ駆動による開動作中に大きな閉方向の外力が作用したときに、ホイール441の回転によって、ウォーム51aは図7の右方向(矢印Bの向き)に荷重を受ける。
As shown in FIG. 7, when a large external force is applied during the opening operation of the
外輪51は、カバー部材55のみを選択的に矢印B方向に押すため、カバー部材55は当接部61に接触する。このときスリーブ52と内輪53とコイルバネ54には軸方向(矢印B方向)の荷重を伝達しないため、トルクリミッタ50は、外力に起因する伝達荷重の影響を受けない。
Since the
当接部61との接触にあっては、トルクリミッタ50の所定荷重に対して充分に小さい摩擦抵抗となるように、カバー部材55の先端の環状小突起55eとの接触面積を構成し、グリース等で充分な潤滑を確保した構造である。環状突起41cは金属製の軸受け42が延在したもので、樹脂製の環状小突起55eが所定の荷重や速度で押圧、回転してもカジリ等が発生しない。
In contact with the
実施例2の電動開閉装置14aでは、外力によってウォーム51aが軸方向の外側に向かって大きな荷重を受け、カバー材55の環状小突起55eが当接部61に当接しても、トルクリミッタ50は荷重の影響を受けずに所定の設定トルクで内輪53とコイルバネ54との間で滑りが発生する。よってトルクリミッタ50は、過大トルクの伝達を遮断することが可能である。また、モータ出力側からの過大トルクに対しても所定の設定トルクで内輪53とコイルバネ54との間で滑りを生じるため、歯車伝達機構全体を過負荷による破損等から保護することが出来る。
In the electric opening and
また、ウォーム51aのモータ41と反対側の先端においてもカバー部材55の環状小突起55eと同様に突起部511を形成しているので、便蓋12の開閉動作によるホイール441からの反力を受けてウォーム51aが図面の左方向(矢印B’)に荷重を受けた場合でも、相手部材のハウジング131の左側当接部131aとの接触面積が小さいため、モータ41の出力を効率良く減速歯車輪列を通して出力させることが出来る。
Further, since the
41 モータ
51a ウォーム
44 減速機構
50 トルクリミッタ
51 外輪(第1回転部材)
52 スリーブ(第2回転部材)
53 内輪(第2回転部材)
54 コイルバネ(弾性部材)
55 カバー部材
61 当接部(当接部材)
41
52 Sleeve (second rotating member)
53 Inner ring (second rotating member)
54 Coil spring (elastic member)
55
Claims (4)
前記モータの出力により回転するウォームと、
前記ウォームと噛合し前記ウォームの回転を減速して被駆動部材を開閉動作する減速機構と、
前記被駆動部材に対して所定荷重以上の外力が作用した場合に前記モータへのトルク伝達を遮断するトルクリミッタと、を備えた電動便座装置であって、
前記トルクリミッタは、
前記ウォームと一体回転する第1回転部材と、
前記第1回転部材と一体回転するカバー部材と、
前記モータの出力と一体回転する第2回転部材と、
前記第1回転部材又は前記第2回転部材のいずれか一方の部材に係止され、他方の部材に締着され、前記所定荷重以上の外力が作用した場合には前記第1回転部材と前記第2回転部材の間で相対回転を生じさせる弾性部材と、を備え、
前記カバー部材は、前記被駆動部材に対して外力が作用して前記ウォームが軸方向の荷重を受けた場合に、前記ウォームの軸方向への移動を規制する当接部材と当接し、前記第2回転部材との間に空間を形成することを特徴とする電動便座装置。 A motor,
A worm that rotates by the output of the motor;
A speed reducing mechanism that meshes with the worm and decelerates rotation of the worm to open and close the driven member;
An electric toilet seat device comprising: a torque limiter that cuts off torque transmission to the motor when an external force of a predetermined load or more is applied to the driven member;
The torque limiter is
A first rotating member that rotates integrally with the worm;
A cover member that rotates integrally with the first rotating member;
A second rotating member that rotates integrally with the output of the motor;
The first rotating member and the second rotating member are locked to one member and fastened to the other member, and when an external force greater than the predetermined load is applied, the first rotating member and the first rotating member An elastic member that causes relative rotation between the two rotating members;
The cover member abuts against a contact member that restricts movement of the worm in the axial direction when an external force acts on the driven member and the worm receives an axial load, An electric toilet seat device characterized in that a space is formed between two rotating members.
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