JP2012132142A - 便器洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動洗浄モードと手動洗浄モードとの切り替えを確実に行うことができるとともに、装置の大型化を抑制することができる便器洗浄装置を提供すること。
【解決手段】便器洗浄装置１は、回転により開閉機構を駆動させる出力軸２と、モータ１１が発生する動力が伝達される固定ギア３と、固定ギア３に対して軸方向に移動自在に支持され、出力軸２と動力を伝達可能に連結される浮動ギア４と、固定ギア３に対して浮動ギア４が軸方向に移動することで係合し、固定ギア３と浮動ギア４とを連結するクラッチ５と、作動時に浮動ギア４に対して連結方向の押圧力を加えるソレノイド６と、ソレノイド６を介して、浮動ギア４に対して連結方向の第１付勢力を加えるアシストバネ７と、浮動ギア４に対して連結方向と反対方向の第２付勢力を加える戻りバネ８とを備える。第１付勢力が第２付勢力以下であり、押圧力と第１付勢力との合計値が第２付勢力を越える。
【選択図】図２

Description

本発明は、便器洗浄装置に関する。

便器を洗浄する際には、洗浄タンク内と便器とを連通する排水口を開閉機構により開き、洗浄タンク内に貯留されている水を便器に供給する。開閉機構により排水口を開く動作は、ユーザーが手動で行う場合と、自動で行う場合とがある。そこで、開閉機構の動作を手動および自動で行うことができる便器洗浄装置が提案されている。便器洗浄装置では、開閉機構を自動で動作させる自動洗浄モードにおいて、例えばモータなどの動力源の動力を開閉機構に伝達する状態とし、開閉機構を手動で動作させる手動洗浄モードにおいて、開閉機構に洗浄ハンドルに加わる力を開閉機構に伝達するとともに、動力源からの動力が開閉機構に伝達されない状態とする。つまり、便器洗浄装置では、自動洗浄モードと手動洗浄モードとを切り替える機構が必要となる（特許文献１，２参照）。なお、自動洗浄モードにおいて、開閉機構により排水口を開く動作は、例えば排水口を閉塞する栓部材を引き上げる動作となるため大きなトルクを必要とする。従って、従来の便器洗浄装置では、減速機構を用いてモータなどの出力トルクを大きなトルクに変換することとなる。

特許第３６１６９０５号公報 特開平８−１６３８９３号公報

切り替え機構としては、特許文献１に示すように、遊星歯車機構を用いたものがある。特許文献１に示すような遊星歯車機構を用いた場合は、遊星歯車が連結歯車に係合する際に、遊星歯車の歯の連結歯車の歯に対する位置が一定に定まらないため、自動洗浄モードと手動洗浄モードとの切り替えがスムーズに行われない虞がある。また、自動洗浄モードにおいて、停電などによりモータに電力が供給されない状態となると、自動洗浄モードから手動洗浄モードに移行することができなくなり、開閉機構により排水口を閉じることができなくなる虞がある。

また、切り替え機構としては、特許文献２に示すように、クラッチを用いたものがある。特許文献２に示すようなクラッチを用いた場合は、自動洗浄モードにおいてクラッチの対向する係合部をソレノイドが発生する押圧力（吸引力）により係合させ、手動洗浄モードにおいて対向する係合部をスプリングが発生する付勢力により離間させる。従って、手動洗浄モードから自動洗浄モードに移行させるためには、スプリングが発生する付勢力を越える押圧力を作動開始直後に発生できるソレノイドを用いることとなり、ソレノイドの小型化を図ることができず、便器洗浄装置の大型化を抑制することができない虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動洗浄モードと手動洗浄モードとの切り替えを確実に行うことができるとともに、装置の大型化を抑制することができる便器洗浄装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の便器洗浄装置は、洗浄タンク内に配置され、便器と連通する排水口を開閉する開閉機構を動作させる便器洗浄装置であって、洗浄ハンドルが設けられるとともに、前記開閉機構と連結され、回転により前記開閉機構を駆動させる出力軸と、回転自在に支持され、動力源が発生する動力が伝達される第１回転部材と、回転自在に支持されるとともに、前記第１回転部材に対して軸方向に移動自在に支持され、前記出力軸と前記動力を伝達可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材に対して前記第２回転部材が前記軸方向に移動することで係合し、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを連結するクラッチと、作動時に前記第２回転部材に対して前記第２回転部材を前記第１回転部材と連結する連結方向の押圧力を加えるアクチュエータと、前記アクチュエータを介して、前記第２回転部材に対して前記連結方向の第１付勢力を加える第１弾性部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に配置され、前記第２回転部材に対して前記連結方向と反対方向の第２付勢力を加える第２弾性部材と、を備え、前記第１付勢力は、前記第２付勢力以下であり、前記押圧力と前記第１付勢力との合計値が前記第２付勢力を越えることを特徴とする。

上記便器洗浄装置において、前記クラッチが解放される解放状態において前記アクチュエータが作動した直後の前記押圧力は、前記解放状態における前記第２付勢力以下であることが好ましい。

上記便器洗浄装置において、前記第２回転部材および前記第１回転部材は、同軸上に配置されており、前記クラッチは、前記第２回転部材および前記第１回転部材の軸方向において互いに対向する端部にそれぞれ複数形成され、互いに軸方向に噛み合う凸部であり、前記凸部は、対向する噛み合い面の幅が先端部に向かうに伴い狭くなるテーパー状に形成されていることが好ましい。

上記便器洗浄装置において、前記第１弾性部材は、前記アクチュエータを挟んで前記第２回転部材と軸方向において対向して配置され、前記第１付勢力は、前記アクチュエータを介して、前記第２回転部材に加えられることが好ましい。

本発明に係る便器洗浄装置によれば、第１付勢力が第２付勢力以下であるので、クラッチを係合状態から解放状態に確実に移行でき、押圧力と第１付勢力との合計値が第２付勢力を越えるので、クラッチを解放状態から係合状態に確実に移行できる。これにより、自動洗浄モードと手動洗浄モードとの切り替えを確実に行うことができる。また、第１弾性部材を備えるので、ソレノイド６が発生する押圧力を小さくすることができ、ソレノイド６の小型化を図れ、装置の大型化を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る便器洗浄装置により動作する開閉機構の概略構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る便器洗浄装置の概略構成例を示す図である。 図３は、固定ギアを示す図である。 図４は、浮動ギアを示す図である。 図５は、ソレノイドとアシストバネと戻りバネとの関係を示す図である。 図６は、実施形態に係る便器洗浄装置の動作説明図である。 図７は、係合状態のクラッチを示す図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施形態に係る便器洗浄装置は、洗浄タンク内に配置され、便器と連通する排水口を開閉する開閉機構を動作させるものである。図１は、実施形態に係る便器洗浄装置により動作する開閉機構の概略構成例を示す図である。図２は、実施形態に係る便器洗浄装置の概略構成例を示す図である。図３は、固定ギアを示す図である。図４は、浮動ギアを示す図である。図５は、ソレノイドとアシストバネと戻りバネとの関係を示す図である。図６は、実施形態に係る便器洗浄装置の動作説明図である。図７は、係合状態のクラッチを示す図である。ここで、図２は、クラッチ５が解放状態で、手動洗浄モードを示すものである。また、図５は、縦軸を力Ｆ〔Ｎ〕とし、横軸をストローク量Ｓ〔ｍｍ〕とするグラフである。また、図６は、クラッチ５が係合状態で、自動洗浄モードを示すものである。

本実施形態に係る便器洗浄装置１は、図１に示すように、開閉機構１００を動作させるものである。開閉機構１００は、洗浄タンク１１０（同図に示す２点鎖線）の内部に配置されている。洗浄タンク１１０の底部には、排水口１１１が設けられている。排水口１１１は、便器１２０（同図に示す２点鎖線）と連通している。つまり、排水口１１１が開閉機構１００により開かれると、洗浄タンク１１０内に貯留されていた水が排水口１１１を介して便器１２０に供給され、便器洗浄が行われる。一方、排水口１１１が開閉機構１００により閉じられると、洗浄タンク１１０の外部の給水管を介して洗浄タンク１１０内に供給された水が貯留される。

開閉機構１００は、栓部材１０１と、玉鎖１０２と、引き上げ部材１０３とを有する。栓部材１０１は、排水口１１１を閉塞するものである。玉鎖１０２は、両端部が栓部材１０１および引き上げ部材１０３にそれぞれ接続されている。引き上げ部材１０３は、回転することで、玉鎖１０２を介して栓部材１０１を引き上げるものである。引き上げ部材１０３は、本体部１０３ａと、本体部１０３ａの軸方向における一方の端部から軸方向と直交する方向、本実施形態では、開閉機構１００が動作していない状態で、鉛直下方向に突出する先端部１０３ｂとを有する。本体部１０３ａには、便器洗浄装置１の後述する出力軸２のタンク側端部２ａが他方の端部から挿入され、固定されている。先端部１０３ｂには、玉鎖１０２が接続されている。従って、開閉機構１００は、出力軸２が回転することで、引き上げ部材１０３が回転し、玉鎖１０２を引き上げることで、排水口１１１に対して栓部材１０１を引き上げ、排水口１１１を開くこととなる。

便器洗浄装置１は、洗浄タンク１１０の内部に配置されている。便器洗浄装置１は、図２に示すように、出力軸２と、固定ギア３と、浮動ギア４と、クラッチ５と、ソレノイド６と、アシストバネ７と、戻りバネ８とを備える。これらの構成要素は、ケーシング９内に収納されている。ここで、ケーシング９は、アッパーケース９１と、ロアケース９２とを有し、例えばネジなどにより互いに固定され、ケーシング９を形成している。ここで、ケーシング９は、密閉構造であることが好ましい。便器洗浄装置１には、開閉機構１００を動作させる動力として、減速機構１０を介してモータ１１が発生する動力が伝達される。ここで、減速機構１０は、ケーシング９の内部に配置され、モータ１１からの出力トルクを大きなトルクに変換するものである。これは、開閉機構１００を動作させるためには大きなトルク（栓部材１０１を引き上げるための力）を必要とするためである。減速機構１０は、本実施形態では、大きな減速比を得るために、図示しないウォームギアと、２段ギアとを有する。ウォームギアは、モータ１１の回転軸に固定されており、ケーシング９内で回転自在に支持された２段ギアの歯数の少ない側のギアと噛み合っている。モータ１１は、動力源であり、便器洗浄装置１を駆動させて、開閉機構１００を自動で動作させるものである。モータ１１は、図示しない制御装置により電力の供給および制御が行われている。モータ１１は、例えば、制御装置と無線を介して信号の授受が可能な遠隔装置をユーザーが便器洗浄を行うために操作することで、制御装置に出力される便器洗浄指示信号に基づいて通電され、駆動することができる。

出力軸２は、図１および図２に示すように、回転することで開閉機構１００を動作させるものである。出力軸２は、図２に示すように、ケーシング９に対して回転自在に支持されている。出力軸２は、ケーシング９により、ケーシング９に対して軸方向に移動することが規制されている。出力軸２は、洗浄ハンドル２１と、駆動ギア２２とが設けられている。出力軸２は、軸方向のうち、一方の端部、すなわち洗浄タンク１１０側（以下、単に「タンク側」と称する）のタンク側端部２ａがアッパーケース９１からタンク側に突出するとともに、他方の端部、すなわち洗浄ハンドル２１側（以下、単に「ハンドル側」と称する）のハンドル側端部２ｂがロアケース９２からハンドル側に突出して形成されている。

洗浄ハンドル２１は、ユーザーが回転させることで、出力軸２を回転させ、開閉機構１００を手動で動作させるものである。洗浄ハンドル２１は、洗浄タンク１１０の外部に位置するように出力軸２に設けられている。洗浄ハンドル２１は、出力軸２の端部２ｂに固定されており、出力軸２と一体回転する。

駆動ギア２２は、浮動ギア４を介して、モータ１１からの動力を出力軸２に伝達するものである。駆動ギア２２は、ケーシング９内における出力軸２に固定されており、出力軸２と一体回転する。駆動ギア２２は、外周に複数の歯２２ａが形成され、浮動ギア４の外周に形成された歯４ａ（図４参照）と接触して配置され、浮動ギア４と噛み合っている。なお、駆動ギア２２は、浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向に移動しても、噛み合いを維持できるように歯２２ａが形成されている。本実施形態では、駆動ギア２２および浮動ギア４が平歯車に形成され、駆動ギア２２の歯２２ａは、浮動ギア４の軸方向における位置に拘わらず、浮動ギア４に伝達されたモータ１１からの動力を駆動ギア２２に伝達することが可能となる浮動ギア４の歯４ａと接触面を確保するように、軸方向における長さが設定されている。

固定ギア３は、第１回転部材であり、減速機構１０を介して、モータ１１からの動力が伝達されるものである。固定ギア３は、シャフト１２に対して回転自在に支持されている。ここで、シャフト１２は、ロアケース９２に対して軸方向のうち、他方の端部、すなわちハンドル側端部１２ｂが支持されている。また、シャフト１２は、固定ギア３を回転自在に支持した状態で、一方の端部、すなわちタンク側端部１２ａが固定ギア３よりタンク側に突出するように形成されている。固定ギア３は、ロアケース９２により、ケーシング９に対して軸方向におけるハンドル側に移動することが規制されている。固定ギア３は、外周に複数の歯３ａが形成されており、減速機構１０の図示しない２段ギアの歯数の多い側のギアの外周に形成された歯と接触して配置され、２段ギアの歯数の多い側のギアと噛み合っている。つまり、固定ギア３は、モータ１１からの動力が減速機構１０を介してトルクが大きく変換された状態で伝達される。また、固定ギア３は、歯３ａのタンク側側面よりもタンク側に突出するタンク側突出部３ｂが形成されている。タンク側突出部３ｂには、図３に示すように、後述するクラッチ５の固定ギア側凸部５１が周方向に等間隔で複数形成されている。

浮動ギア４は、第２回転部材であり、図２に示すように、固定ギア３を介して、減速機構１０に伝達されたモータ１１からの動力が伝達されるものである。浮動ギア４は、クラッチ５が係合状態である場合に、モータ１１からの動力が伝達されるものである。浮動ギア４は、シャフト１２のタンク側端部１２ａが挿入されることで、シャフト１２に対して回転自在に支持されるとともに、シャフト１２に対して軸方向に移動自在に支持されている。つまり、浮動ギア４は、固定ギア３と同軸上で、固定ギア３のタンク側に配置され、固定ギア３に対して軸方向に移動自在に支持されている。また、浮動ギア４は、上述のように駆動ギア２２と噛み合っているので、出力軸２にモータ１１からの動力を伝達可能に連結されている。また、浮動ギア４は、歯４ａのタンク側側面よりもタンク側に突出するタンク側突出部４ｂが形成されている。タンク側突出部４ｂは、後述するソレノイド６のソレノイドカバー６１およびヨーク６２に形成された貫通穴に軸方向に移動時自在に挿入され、可動鉄芯６４と接触するものである。また、浮動ギア４は、歯４ａのハンドル側側面よりもハンドル側に突出するハンドル側突出部４ｃが形成されている。ハンドル側突出部４ｃは、タンク側突出部３ｂと軸方向において対向するものである。ハンドル側突出部４ｃは、図４に示すように、後述するクラッチ５の浮動ギア側凸部５２が周方向に等間隔で複数形成されている。

クラッチ５は、図２に示すように、固定ギア３に対して浮動ギア４が軸方向に移動することで係合し、固定ギア３と浮動ギア４とを連結するものである。クラッチ５は、浮動ギア４を固定ギア３と連結する連結方向、本実施形態では、軸方向のうち、タンク側からハンドル側に向かう方向に、固定ギア３に対して浮動ギア４が移動することで係合するものである。つまり、クラッチ５は、固定ギア３と浮動ギア４とを連結し、モータからの動力により出力軸２を回転させ、開閉機構１００を自動で動作させるものである。つまり、クラッチ５は、動力を開閉機構１００に伝達する自動洗浄モードで係合され、手動洗浄モードで解放されるものである。クラッチ５は、固定ギア３と浮動ギア４との間に配置されている。クラッチ５は、固定ギア側凸部５１と、浮動ギア側凸部５２とを有する。

固定ギア側凸部５１は、タンク側突出部３ｂのタンク側端部からタンク側に突出して形成されている。固定ギア側凸部５１は、図７に示すように、浮動ギア４が固定ギア３に対して連結方向に移動することで、軸方向において隣り合う浮動ギア側凸部５２の間に入り込むものである。固定ギア側凸部５１は、浮動ギア側凸部５２と接触する噛み合い面５１ａ，５１ｂが固定ギア３の周方向において対向して形成されている。ここで、固定ギア側凸部５１は、対向する噛み合い面５１ａ，５１ｂの幅が先端部に向かう、すなわちハンドル側からタンク側の向かうに伴い狭くなるテーパー状に形成されている。

浮動ギア側凸部５２は、ハンドル側突出部４ｃのハンドル側端部からハンドル側に突出して形成されている。浮動ギア側凸部５２は、浮動ギア４が固定ギア３に対して連結方向に移動することで、軸方向において隣り合う固定ギア側凸部５１の間に入り込むものである。つまり、クラッチ５は、固定ギア側凸部５１と浮動ギア側凸部５２とは互いに軸方向に噛み合うことで係合し、固定ギア３と浮動ギア４とを一体回転させるものである。浮動ギア側凸部５２は、固定ギア側凸部５１と接触する噛み合い面５２ａ，５２ｂが浮動ギア４の周方向において対向して形成されている。ここで、浮動ギア側凸部５２は、対向する噛み合い面５２ａ，５２ｂの幅が先端部に向かう、すなわちハンドル側からタンク側の向かうに伴い狭くなるテーパー状に形成されている。

ソレノイド６は、アクチュエータであり、図６に示すように、作動時に浮動ギア４を固定ギア３と連結する連結方向に移動させるものである。ソレノイド６は、電磁エネルギーを機関的直線運動に変換するものであり、図２に示すように、浮動ギア４のタンク側に配置されている。ソレノイド６は、ソレノイドカバー６１と、ヨーク６２と、コイル６３と、可動鉄芯６４とを有する。ソレノイドカバー６１は、ヨーク６２と、コイル６３と、可動鉄芯６４を内部に収容するものであり、ケーシング９に対して固定されている。ヨーク６２は、コイル６３を挟んで可動鉄芯６４と軸方向において対向して、ソレノイドカバー６１内に配置されている。ヨーク６２は、可動鉄芯６４が接触することで、可動鉄芯６４が軸方向においてハンドル側に移動できる範囲を規制する。コイル６３は、電力が供給されることで電磁エネルギーを発生するものである。コイル６３は、リング状に形成され、ヨーク６２内に収納されている。コイル６３は、図示しない制御装置により電力の供給および制御が行われている。コイル６３は、上述の遠隔装置をユーザーが便器洗浄を行うために操作することで、制御装置に出力された便器洗浄指示信号に基づいて通電され、電磁エネルギーを発生する。可動鉄芯６４は、電磁エネルギーにより直線運動を行うものである。可動鉄芯６４は、円柱状に形成され、軸方向においてコイル６３とアッパーケース９１との間に配置され、軸方向において移動自在にコイル６３に挿入されている。可動鉄芯６４には、コイル６３が電磁エネルギーを発生することで軸方向のうちタンク側からハンドル側に向かう方向の吸引力が加わる。可動鉄芯６４は、加わった吸引力により軸方向においてハンドル側に移動する。従って、可動鉄芯６４と軸方向において接触する浮動ギア４は、可動鉄芯６４が吸引力により移動することで、軸方向においてハンドル側に移動、すなわちストロークすることとなる。これにより、可動鉄芯６４は、軸方向において接触する浮動ギア４に対して連結方向の押圧力Ｆｓを加えることができる。また、可動鉄芯６４は、軸方向においてタンク側に半径方向外側に突出するフランジ部６４ａが形成されている。フランジ部６４ａは、少なくとも一部がアッパーケース９１と軸方向において対向しており、アッパーケース９１に接触することで、可動鉄芯６４が軸方向においてタンク側に移動できる範囲を規制する。ここで、可動鉄芯６４がヨーク６２に対して軸方向において最も離間した位置をセット位置とし、最も接近、例えばヨーク６２と接触する位置をストローク位置とする。セット位置では、可動鉄芯６４と軸方向において接触する浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向において最も離間した状態となり、固定ギア側凸部５１と浮動ギア側凸部５２とが噛み合わずクラッチ５が解放状態となる。ストローク位置では、可動鉄芯６４と軸方向において接触する浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向において最も接近した状態となり、固定ギア側凸部５１と浮動ギア側凸部５２とが噛み合いクラッチ５が係合状態となる。

アシストバネ７は、第１弾性部材であり、ソレノイド６を介して、浮動ギア４に対して連結方向の第１付勢力Ｆａを加えるものである。アシストバネ７は、ソレノイド６を挟んで浮動ギア４と軸方向において対向して配置されている。アシストバネ７は、コイルスプリングであり、可動鉄芯６４とアッパーケース９１との間に配置されている。アシストバネ７は、アッパーケース９１に形成されたハンドル側に突出する支持部９１ａが内側に挿入されることで、径方向への移動が規制された状態で、アッパーケース９１に支持されている。アシストバネ７は、本実施形態では、セット位置において圧縮された状態で可動鉄芯６４と軸方向において接触し、ストローク位置においても圧縮された状態で可動鉄芯６４と接触するので、可動鉄芯６４に常に第１付勢力Ｆａを加えることができる。また、アシストバネ７は、同軸上に配置される固定ギア３、戻りバネ８、浮動ギア４、ソレノイド６よりも軸方向においてタンク側に位置することとなるので、予めアッパーケース９１に組み付けておくことができ、便器洗浄装置１の組付性を向上することができる。

戻りバネ８は、第２弾性部材であり、浮動ギア４に対して連結方向と反対方向の第２付勢力Ｆｂを加えるものである。戻りバネ８は、コイルスプリングであり、固定ギア３と浮動ギア４との間に配置されている。戻りバネ８は、タンク側突出部３ｂおよびハンドル側突出部４ｃが内側に軸方向において対向するように挿入されることで、径方向への移動が規制された状態で、固定ギア３および浮動ギア４に支持されている。戻りバネ８は、本実施形態では、ストローク位置において圧縮された状態で固定ギア３および浮動ギア４と軸方向において接触し、セット位置においても圧縮された状態で固定ギア３および浮動ギア４と接触するので、浮動ギア４に常に第２付勢力Ｆｂを加えることができる。

次に、図５を用いて、ソレノイド６とアシストバネ７と戻りバネ８との関係について説明する。ここでは、セット位置のストローク量を０とし、ストローク位置のストローク量をＳｔとする。

作動時にソレノイド６が浮動ギア４に加える連結方向の押圧力Ｆｓ（同図２点鎖線）は、セット位置では可動鉄芯６４とヨーク６２とが離間しているため小さくなり、可動鉄芯６４とヨーク６２とが接近するストローク位置ではセット位置における押圧力Ｆｓと比較して大幅に大きくなる。つまり、ソレノイド６の押圧力Ｆｓは、クラッチ５が解放される解放状態、すなわちセット位置で、作動した直後（以下、単に「連結動作開始直後」と称する）が最も小さくなる。ここで、ソレノイド６は、押圧力Ｆｓとアシストバネ７の第１付勢力Ｆａとの合計値Ｆｘ（同図実線）が第２付勢力Ｆｂを越えるように設定されている。従って、ソレノイド６が作動しており、浮動ギア４に押圧力Ｆｓが加わっている状態においては、押圧力Ｆｓと第１付勢力Ｆａとの合計値Ｆｘから第２付勢力Ｆｂを引いたものが浮動ギア４を連結方向に押圧する力である連結力Ｆｌ（Ｆｓ＋Ｆａ−Ｆｂ）として浮動ギア４に常に加わることとなる。これにより、手動洗浄モードから自動洗浄モードに確実に移行することができる。セット位置での連結力Ｆｌは、可動鉄芯６４をセット位置から連結方向に移動させる初期押圧力Ｙ２となる。従って、例えばソレノイド６のセット位置における押圧力Ｆｓあるいはアシストバネ７のセット位置における第１付勢力Ｆａの少なくともいずれか一方を調整することで、セット位置で連結力Ｆｌを変化させることができ、可動鉄芯６４をセット位置から連結方向に移動させる際の余裕度を変更することができる。また、ソレノイド６は、連結動作開始直後の押圧力Ｆｓが第２付勢力Ｆｂ以下、本実施形態では、同じとなるように設定されている。連結動作開始直後の押圧力Ｆｓが第２付勢力Ｆｂと同じであっても、アシストバネ７の第１付勢力Ｆａにより可動鉄芯６４をセット位置から連結方向に移動させることができ、クラッチ５を係合させることができる。従って、手動洗浄モードから自動洗浄モードに確実に移行できるとともに、アシストバネ７を備えない便器洗浄装置と比較して、ソレノイド６の小型化を図ることができ、装置の大型化を抑制することができる。

アシストバネ７がソレノイド６を介して浮動ギア４に加える連結方向の第１付勢力Ｆａ（同図点線）は、セット位置ではアシストバネ７が最も圧縮されている状態であるので大きくなり、ストローク位置ではセット位置と比較して圧縮されていないので、セット位置における第１付勢力Ｆａと比較して小さくなる。アシストバネ７は、第１付勢力Ｆａが戻りバネ８の第２付勢力Ｆｂ以下に設定されている。つまり、アシストバネ７の第１付勢力Ｆａは、可動鉄芯６４の位置に拘わらず、戻りバネ８の第２付勢力Ｆｂよりも小さくなる。従って、ソレノイド６が作動しておらず、浮動ギア４に押圧力Ｆｓが加わっていない状態においては、第２付勢力Ｆｂから第１付勢力Ｆａを引いたものが浮動ギア４を連結方向と反対方向に押圧する力である解放力Ｆｆ（Ｆｂ−Ｆａ）として浮動ギア４に常に加わることとなる。これにより、自動洗浄モードから手動洗浄モードに確実に移行することができる。セット位置での解放力Ｆｆは、セット位置においてソレノイド６が非作動の場合に、可動鉄芯６４をセット位置で保持する保持力Ｙ１となる。従って、例えばアシストバネ７のセット位置における第１付勢力Ｆａを調整することで、セット位置での解放力Ｆｆを変化させることができ、可動鉄芯６４をセット位置で保持する余裕度を変更することができる。また、アシストバネ７は、線形特性バネであり、セット位置とストローク位置とでの第１付勢力Ｆａの差が大きいことが好ましい。これにより、ストローク位置における解放力Ｆｆがセット位置における解放力Ｆｆと比較して大きくなるので、ソレノイド６が作動状態から非作動状態に移行し、自動洗浄モードから手動洗浄モードに移行する際に、素早く、確実にクラッチ５を解放状態とすることができる。

戻りバネ８が浮動ギア４に加える連結方向と反対方向の第２付勢力Ｆｂ（同図一点鎖線）は、ストローク位置では戻りバネ８が最も圧縮されている状態であるので大きくなり、セット位置ではストローク位置と比較して圧縮されていないので、ストローク位置における第２付勢力Ｆｂと比較して小さくなる。また、戻りバネ８は、線形特性バネであり、セット位置とストローク位置とでの第２付勢力Ｆｂの差が小さいことが好ましい。これにより、ストローク位置における保持力Ｙ１が小さくなるので、ソレノイド６の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態に係る便器洗浄装置１の動作について説明する。便器洗浄装置１の動作は、手動洗浄モードと自動洗浄モードとがあり、クラッチ５の係合、解放により切り替える。まず、手動洗浄モードについて説明する。手動洗浄モードは、図２に示すように、クラッチ５を解放状態とし、モータ１１からの動力を開閉機構１００に伝達せず、洗浄ハンドル２１に加わる力を開閉機構１００に伝達するモードである。具体的には、手動洗浄モードでは、モータ１１を駆動しないことで、固定ギア３にモータ１１からの動力が伝達されず、固定ギア３が回転しない。また、ソレノイド６を非作動状態とするので、押圧力Ｆｓが発生せず、浮動ギア４に解放力Ｆｆが加わり、浮動ギア４が連結方向と反対方向に移動するとともに、可動鉄芯６４が連結方向と反対方向にセット位置まで移動する。これにより、係合状態のクラッチ５が解放状態となる。可動鉄芯６４がセット位置まで移動しても、浮動ギア４に解放力Ｆｆが加わっているので、浮動ギア４および可動鉄芯６４は、連結方向への移動が規制され、浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向において最も離間した位置で保持される。従って、手動洗浄モードでは、クラッチ５が解放状態であるので、ユーザーが洗浄ハンドル２１を操作することで、洗浄ハンドル２１に加わる力により出力軸２が回転すると開閉機構１００が排水口１１１を開くことができる。なお、手動洗浄モードでは、ユーザーが洗浄ハンドル２１の操作を終了することで、洗浄ハンドル２１に力が加わらない状態とし、引き上げられた栓部材１０１が自重により鉛直下方向に移動させることで、出力軸２を洗浄ハンドル２１に加わる力により回転した方向と反対方向に回転させるとともに、排水口１１１を閉塞することで、開閉機構１００が排水口１１１を閉じる。

次に、自動洗浄モードについて説明する。自動洗浄モードは、図６に示すように、クラッチ５を係合状態とし、モータ１１からの動力を開閉機構１００に伝達するモードである。具体的には、手動洗浄モードでは、モータ１１を駆動して、減速機構１０を介して固定ギア３にモータ１１からの動力が伝達する。また、ソレノイド６を作動状態とするので、押圧力Ｆｓを発生させ、浮動ギア４に連結力Ｆｌが加わり、浮動ギア４が連結方向に移動するとともに、可動鉄芯６４が連結方向にストローク位置まで移動する。これにより、解放状態のクラッチ５が係合状態となる。可動鉄芯６４がストローク位置まで移動すると、可動鉄芯６４とヨーク６２との間で吸着力が発生するので、浮動ギア４および可動鉄芯６４は、連結方向と反対方向への移動が規制され、浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向において最も接近した位置で保持される。従って、自動洗浄モードでは、クラッチ５が係合状態であるので、減速機構１０、固定ギア３、クラッチ５、浮動ギア４、駆動ギア２２を介して、伝達されたモータ１１からの動力により出力軸２が回転すると開閉機構１００が排水口１１１を開くことができる。なお、自動洗浄モードにより開いた排水口１１１を開閉機構１００により閉じるには、自動洗浄モードから手動洗浄モードに移行することで行われる。

以上のように、本実施形態に係る便器洗浄装置１では、第１付勢力Ｆａが第２付勢力Ｆｂ以下であるので、ソレノイド６を作動状態から非作動状態とした場合に、連結方向と反対方向の力である解放力Ｆｆが浮動ギア４に常に加わることとなる。従って、浮動ギア４が固定ギア３に対して連結方向と反対方向に移動することができ、クラッチ５が係合状態から解放状態に確実に移行するので、手動洗浄モードから自動洗浄モードに確実に移行することができる。また、押圧力Ｆｓと第１付勢力Ｆａとの合計値Ｆｘが第２付勢力Ｆｂを越えるので、ソレノイド６を非作動状態から作動状態とした場合に、連結方向の力である連結力Ｆｌが浮動ギア４に常に加わることとなる。従って、浮動ギア４が固定ギア３に対して連結方向に移動することができ、クラッチ５が解放状態から係合状態に確実に移行するので、自動洗浄モードから手動洗浄モードに確実に移行することができる。また、アシストバネ７の第１付勢力Ｆａは、戻りバネ８の第２付勢力Ｆｂと対向するものであり、押圧力Ｆｓとともに浮動ギア４に加えられるものであるので、アシストバネ７を備えない場合と比較して、同じ係合力Ｆｌを浮動ギア４に加える際に、ソレノイド６が発生する押圧力Ｆｓ、特に連結動作開始直後の押圧力Ｆｓを小さくすることができる。ここで、連結動作開始直後の押圧力Ｆｓを大きくするためには、ソレノイド６の能力向上が必要であり、能力向上にはコイル６３の巻数の増加、ヨーク６２の大型化などソレノイド６の大型化、通電する際の電流値の増加が考えられる。従って、アシストバネ７を備えることで、ソレノイド６の小型化を図ることができ、便器洗浄装置１の大型化を抑制することができる。また、便器洗浄装置１の消費電力を低減することができ、経済性を向上させることができる。

また、上述のように、自動洗浄モードでは、クラッチ５が係合状態であるので、図７に示すように、固定ギア側凸部５１と浮動ギア側凸部５２とが互いに軸方向に噛み合い、噛み合い面５１ａが噛み合い面５２ｂと接触し、噛み合い面５１ｂが噛み合い面５２ａと接触する。ここで、固定ギア側凸部５１の噛み合い面５１ａ，５１ｂおよび浮動ギア側凸部５２の噛み合い面５２ａ，５２ｂがテーパー状に形成されているので、係合状態のクラッチ５を介して、固定ギア３に伝達されたモータ１１からの動力を浮動ギア４に伝達する際に、浮動ギア側凸部５２が固定ギア側凸部５１に対して軸方向におけるタンク側に離れようとするとする力を受けることとなる。つまり、クラッチ５が係合状態では、浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向におけるタンク側に離れようとする力を受けることとなる。従って、自動洗浄モードから手動洗浄モードに移行する際に、ソレノイド６が非作動状態あれば、出力軸２を回転させようとする力、モータ１１から出力軸２に伝達される動力、あるいは出力軸２に外部からの力が出力軸２に加われば、係合状態のクラッチ５を強制的に解放状態とすることができる。これにより、便器洗浄装置１を構成する構成要素に不具合が生じた場合でも、ソレノイド６を電力が供給されない非作動状態とすることができれば、自動洗浄モードから手動洗浄モードに強制的に移行することができ、開閉機構１００により排水口１１１を確実に閉じることができる。また、ソレノイド６が作動状態であっても、過大な力で出力軸２を回転させようとする場合は、係合状態のクラッチ５を強制的に解放状態とすることができる。従って、便器洗浄装置１の破損を抑制することができ耐久性を向上することができる。

また、クラッチ５が係合状態では、浮動ギア４が固定ギア３に対して軸方向におけるタンク側に離れようとする力を受けるので、連結力Ｆｌ、特にストローク位置における連結力Ｆｌが十分でないと、係合状態のクラッチ５が一旦解放状態となり再び係合状態となることで、栓部材１０１の引き上げ動作が不十分となる虞がある。従って、アシストバネ７を備えない場合には、ソレノイド６の押圧力Ｆｓを増加することで連結力Ｆｌを増加することとなるので、ソレノイド６のサイズが大きくなり、装置の小型化を図ることができない。しかしながら、本実施形態に係る便器洗浄装置１では、アシストバネ７を備えるので、ソレノイド６のサイズを大きくすることなく、連結力Ｆｌを増加させることができ、自動洗浄モードにおける開閉機構１００の動作が不十分となることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ソレノイド６は、連結動作開始直後の押圧力Ｆｓが第２付勢力Ｆｂと同じとなるように設定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、連結力Ｆｌが０よりも大きくなれば良いため、連結動作開始直後の押圧力Ｆｓが第２付勢力Ｆｂよりも小さくても良い。この場合は、ソレノイド６の小型化をさらに図ることができ、装置の大型化をさらに抑制することができる。

また、本実施形態では、手動洗浄モードから自動洗浄モードの切り替えを遠隔装置によりユーザーが行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザーの使用状況により、ユーザーの便器洗浄を行うために操作に基づかず自動的に行っても良い。例えば、ユーザーが便座に着座したことを検出するセンサを用いて、ユーザーが便座から離れたことに基づいて手動洗浄モードから自動洗浄モードモータ１１の切り替えても良い。

以上のように、本発明に係る便器洗浄装置は、自動洗浄モードと手動洗浄モードとを切り替える便器洗浄装置に有用であり、特に、自動洗浄モードと手動洗浄モードとの切り替えを確実に行うことができるとともに、装置の大型化を抑制するのに適している。

１ 便器洗浄装置
２ 出力軸
２１ 洗浄ハンドル
４ 浮動ギア
５ クラッチ
５１ 固定ギア側凸部
５２ 浮動ギア側凸部
６ ソレノイド
７ アシストバネ
８ 戻りバネ
９ ケーシング
１１ モータ
１００ 開閉機構
１１０ 洗浄タンク
１１１ 排水口
１２０ 便器
Ｆ 力
Ｆａ 第１付勢力
Ｆｂ 第２付勢力
Ｆｆ 解放力
Ｆｌ 連結力
Ｆｓ 押圧力
Ｓ ストローク量

Claims (4)

1. 洗浄タンク内に配置され、便器と連通する排水口を開閉する開閉機構を動作させる便器洗浄装置であって、
   洗浄ハンドルが設けられるとともに、前記開閉機構と連結され、回転により前記開閉機構を駆動させる出力軸と、
   回転自在に支持され、動力源が発生する動力が伝達される第１回転部材と、
   回転自在に支持されるとともに、前記第１回転部材に対して軸方向に移動自在に支持され、前記出力軸と前記動力を伝達可能に連結される第２回転部材と、
   前記第１回転部材に対して前記第２回転部材が前記軸方向に移動することで係合し、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを連結するクラッチと、
   作動時に前記第２回転部材に対して前記第２回転部材を前記第１回転部材と連結する連結方向の押圧力を加えるアクチュエータと、
   前記第２回転部材に対して前記連結方向の第１付勢力を加える第１弾性部材と、
   前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に配置され、前記第２回転部材に対して前記連結方向と反対方向の第２付勢力を加える第２弾性部材と、
   を備え、
   前記第１付勢力は、前記第２付勢力以下であり、
   前記押圧力と前記第１付勢力との合計値が前記第２付勢力を越えることを特徴とする便器洗浄装置。
2. 前記請求項１に記載の便器洗浄装置において、
   前記クラッチが解放される解放状態において前記アクチュエータが作動した直後の前記押圧力は、前記解放状態における前記第２付勢力以下である便器洗浄装置。
3. 前記第２回転部材および前記第１回転部材は、同軸上に配置されており、
   前記クラッチは、前記第２回転部材および前記第１回転部材の軸方向において互いに対向する端部にそれぞれ複数形成され、互いに軸方向に噛み合う凸部であり、
   前記凸部は、対向する噛み合い面の幅が先端部に向かうに伴い狭くなるテーパー状に形成されている便器洗浄装置。
4. 前記第１弾性部材は、前記アクチュエータを挟んで前記第２回転部材と軸方向において対向して配置され、
   前記第１付勢力は、前記アクチュエータを介して、前記第２回転部材に加えられる便器洗浄装置。

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