JP2018114128A

JP2018114128A - 電動開閉装置

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Publication number: JP2018114128A
Application number: JP2017007173A
Authority: JP
Inventors: 広知南山; Hirotomo Minamiyama; 沙也加原; Sayaka Hara
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: US10271697B2; CN208693141U; JP6897108B2; US20180199772A1

Abstract

【課題】構成が簡易でスリップトルクの管理が容易なトルクリミッタを提供する。【解決手段】モータと、減速機構と、トルクリミッタとを備えて便座または便蓋を開閉する電動開閉装置において、減速機構として、少なくとも平歯の歯車部材を含む複数の歯車部材を設け、トルクリミッタとして、複数の歯車部材のうちモータのトルクにより回転する第１歯車部材と一体回転する第１回転部材と、平歯の歯車部材を介して出力部材に連結された第２歯車部材または出力部材と一体回転する第２回転部材と、第１回転部材および第２回転部材の一方の回転部材に係止されると共に他方の回転部材に摩擦接触される摩擦部材とを設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、出力部材に出力されるトルクにより便座または便蓋を開閉する電動開閉装置に関する。

従来、この種の電動開閉装置としては、ウォームと一体回転する外輪と、モータシャフトと一体回転するスリーブと、スリーブの外周に相対回転不能に設けられた内輪と、外輪に係止されると共に内輪に締着され所定荷重以上の外力が作用した場合に外輪と内輪との間で相対回転を生じさせるコイルスプリングとを有するトルクリミッタを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、電動開閉装置は、ウォームに噛合されたウォームホイールを有する減速機構によって、ウォームの回転を減速して被駆動部材（便座，便蓋）を開閉する。

特開２０１０−２４６８８０号公報

上述した電動開閉装置では、コイルスプリングに加えて外輪とスリーブと内輪とを必要とするため、装置が複雑化してしまう。また、上述した電動開閉装置では、モータシャフトとウォームとの間にトルクリミッタが設けられているが、ウォームはトルク伝達効率のバラツキが大きいため、スリップトルクの管理が困難である。

本発明は、構成が簡易でスリップトルクの管理が容易なトルクリミッタを備える電動開閉装置を提供することを主目的とする。

本発明の電動開閉装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動開閉装置は、
出力部材に出力されるトルクにより便座または便蓋を開閉する電動開閉装置であって、
モータと、
少なくとも平歯の歯車部材を含む複数の歯車部材を有し、前記モータのトルクを前記出力部材に伝達する減速機構と、
前記複数の歯車部材のうち前記モータのトルクにより回転する第１歯車部材と一体回転する第１回転部材と、前記複数の歯車部材のうち平歯の歯車部材を介して前記出力部材に連結された第２歯車部材または前記出力部材と一体回転する第２回転部材と、前記第１回転部材および前記第２回転部材の一方の回転部材に係止されると共に他方の回転部材に摩擦接触された摩擦部材とを有し、前記出力部材に規定を超えるトルクが作用したときに前記摩擦部材と前記他方の回転部材との間に滑りを生じさせてトルクの伝達を遮断するトルクリミッタと、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電動開閉装置では、モータと、減速機構と、トルクリミッタとを備えるものにおいて、減速機構として、少なくとも平歯の歯車部材を含む複数の歯車部材を設け、トルクリミッタとして、複数の歯車部材のうちモータのトルクにより回転する第１歯車部材と一体回転する第１回転部材と、平歯の歯車部材を介して出力部材に連結された第２歯車部材または出力部材と一体回転する第２回転部材と、第１回転部材および第２回転部材の一方の回転部材に係止されると共に他方の回転部材に摩擦接触される摩擦部材とを設ける。平歯歯車はウォーム等の歯車に比してトルク伝達効率のバラツキ（個体差）が小さいため、モータのトルクにより回転する第１歯車部材と平歯の歯車部材を介して出力部材に連結された第２歯車部材との間にトルクリミッタを配置することにより、出力部材からの外力によって摩擦部材と他方の回転部材との間に滑りを生じさせるトルク（スリップトルク）の管理が容易となる。または、モータのトルクにより回転する第１歯車部材と、出力部材との間にトルクリミッタを配置することにより、同様に、スリップトルクの管理が容易となる。また、トルクリミッタは、摩擦部材を、第１回転部材に対して係止すると共に第２回転部材に対して摩擦接触させることにより構成されるから、構成を簡易なものとすることができる。

こうした本発明の電動開閉装置において、前記他方の回転部材は、軸方向に延出された軸部材と、該軸部材の外周に固定された金属製の円筒部材とを有し、前記摩擦部材は、内周が前記円筒部材の外周に摩擦接触された金属製のコイルスプリングであるものとしてもよい。こうすれば、円筒部材とコイルスプリングとの間の摩耗を低減し、経年使用による摩擦力の低下を抑制することができる。

また、本発明の電動開閉装置において、前記減速機構は、前記モータのトルクにより回転するウォームと、前記ウォームと噛合するウォームホイールとを有し、前記第１歯車部材は、前記ウォームホイールであるものとしてもよい。こうすれば、モータの回転をウォームおよびウォームホイールによって大きく減速して出力部材に伝達しつつ、トルクリミッタと出力部材との間にウォームを配置しないようにしてスリップトルクの管理を容易にすることができる。

さらに、本発明の電動開閉装置において、前記第１回転部材は、前記第１歯車部材と一体成形されているものとしてもよい。こうすれば、部品点数を削減することができると共に構成をより簡易なものとすることができる。

また、本発明の電動開閉装置において、前記第２回転部材は、前記第２歯車部材と一体成形されているものとしてもよい。こうすれば、部品点数を削減することができると共に構成をより簡易なものとすることができる。

本発明の一実施例としての電動開閉装置２０を有する便座装置１０の構成の概略を示す構成図である。電動開閉装置２０の構成の概略を示す構成図である。電動開閉装置２０を分解して示す分解斜視図である。トルクリミッタ５０の外観を示す外観斜視図である。トルクリミッタ５０を分解して示す分解斜視図である。トルクリミッタ５０の断面図である。

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての電動開閉装置２０を有する便座装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は電動開閉装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は電動開閉装置２０を分解して示す分解斜視図である。便座装置１０は、便器の上面に設置され、便座１４に着座した使用者の局部を図示しないノズルから噴射する洗浄水によって洗浄可能な温水洗浄便座装置として構成されており、図１に示すように、便器の上面後方に設置される本体１２と、本体１２に対して開閉可能に支持された便座１４および便蓋１６と、本体１２に内蔵され便座１４および便蓋１６をそれぞれ開閉する電動開閉装置２０，２１と、を備える。以下、電動開閉装置２０の詳細について説明する。なお、電動開閉装置２１は、電動開閉装置２０と同様に構成されているから、その詳細な説明については省略する。

電動開閉装置２０は、図２および図３に示すように、モータ３２と、出力シャフト３４と、減速機構４０と、トルクリミッタ５０と、モータ３２を収容する第１ハウジング２２と、出力シャフト３４の一部および減速機構４０の一部を収容する第２ハウジング２４と、第１および第２ハウジング２２，２４の間に設けられたブラケット２５と、を備える。

出力シャフト３４は、便座１４の回動部に相対回転不能に嵌合され、回動を伴って便座１４を開閉させる。また、出力シャフト３４には、図２および図３に示すように、便座１４を開方向に付勢するためのアシストスプリング３６が設けられている。

減速機構４０は、図３に示すように、モータ３２の回転軸（図示せず）と一体回転するよう同軸に連結された第１ウォーム４１と、第１ウォーム４１に噛合される第１ウォームホイール４２と、第１ウォームホイール４２と一体回転するよう同軸に連結された第２ウォーム４３と、第２ウォーム４３に噛合される第２ウォームホイール４４と、第２ウォームホイール４４と一体回転するよう同軸に連結された平歯の第１小径ギヤ４５と、第１小径ギヤ４５に噛合される平歯の第１大径ギヤ４６と、第１大径ギヤ４６と一体回転するよう同軸に連結された第２小径ギヤ４７と、第２小径ギヤ４７に噛合される平歯且つ大径の出力ギヤ４８とを備える。出力ギヤ４８には、外周面にスプラインを有する筒状の連結部４８ａが軸方向に延出され、連結部４８ａの外周面が出力シャフト３４の端部に設けられた筒状の連結部３４ａの内周面とスプライン嵌合されている。これにより、モータ３２からのトルクは、互いに噛合する第１ウォーム４１および第１ウォームホイール４２による減速と、互いに噛合する第２ウォーム４３および第２ウォームホイール４４による減速と、互いに噛合する第１小径ギヤ４５および第１大径ギヤ４６による減速と、互いに噛合する第２小径ギヤ４７および出力ギヤ４８による減速とを経て出力シャフト３４に伝達されて、便座１４を開閉することとなる。なお、出力ギヤ４８には、回転角度検出用ギヤ４９が噛合されており、回転角度検出用ギヤ４９には、その回転角度に応じた信号を出力する図示しない回転角度センサ（例えば、ロータリポテンショメータやロータリエンコーダなど）が設けられている。

第１ウォームホイール４２および第２ウォーム４３は、樹脂材料により一体成形され、支持板２６によって回転自在に支持されている。第２ウォームホイール４４および第１小径ギヤ４５は、それぞれ樹脂材料により成形されてトルクリミッタ５０を介して連結されており、ブラケット２５と支持板２６とに回転自在に支持されている。第１大径ギヤ４６および第２小径ギヤ４７は、樹脂材料により一体成形され、ブラケット２５と第２支持板２７とに回転自在に支持されている。出力ギヤ４８は、樹脂材料により成形され、ブラケット２５と第２支持板２７とに回転自在に支持されている。

トルクリミッタ５０は、出力シャフト３４に入力される過大トルクを遮断するものである。図４はトルクリミッタ５０の外観を示す外観斜視図であり、図５はトルクリミッタ５０を分解して示す分解斜視図であり、図６はトルクリミッタ５０の断面図である。トルクリミッタ５０は、第２ウォームホイール４４と一体回転するよう同軸に連結された外輪５２と、第１小径ギヤ４５と一体回転するよう同軸に連結されたフランジ付きの回転軸５４と、回転軸５４の外周にフランジに突き当てるように挿通された円筒部材としての内輪５６と、外輪５２と内輪５６との間に装着されたコイルスプリング５８とを備える。

外輪５２は、樹脂材料により第２ウォームホイール４４と一体成形されており、側壁部には、周方向に所定角度開口する開口窓５２ａが形成されている。回転軸５４は、樹脂材料により第１小径ギヤ４５と一体成形され、Ｉ型断面に形成されている。内輪５６は、金属製の円筒部材であり、熱処理などによって十分な硬度に高められている。内輪５６は、内部にＩ型断面の軸孔を有し、同様のＩ型断面に形成された回転軸５４に相対回転不能に連結されている。

コイルスプリング５８は、金属製のコイルスプリングであり、螺旋部５８ａと、螺旋部５８ａの両端部から径方向に延びる２つの直線部５８ｂとを有する。螺旋部５８ａは、内周部が内輪５６の外周面に圧入されて摩擦接触している。２つの直線部５８ｂは、それぞれ外輪５２の開口窓５２ａの周方向における両端部に係止されている。これにより、コイルスプリング５８は、外輪５２に対して周方向の相対移動が制限される。本実施例では、２つの直線部５８ｂの周方向における開き角が開口窓５２ａの周方向における開口角よりも小さく、コイルスプリング５８は、外輪５２に対して周方向に遊びを有している。したがって、コイルスプリング５８の２つの直線部５８ｂと外輪５２の開口窓５２ａの両端部との当接位置は、ギヤの回転方向によって変化し、ギヤが一方向に回転しているときには、コイルスプリング５８の２つの直線部５８ｂの一方が開口窓５２ａの両端部の一方と当接して外輪５２と内輪５６とを一体回転させ、ギヤが他方向に回転しているときには、コイルスプリング５８の２つの直線部５８ｂの他方が開口窓５２ａの両端部の他方と当接して外輪５２と内輪５６とを一体回転させる。

また、コイルスプリング５８は、軸方向における長さが内輪５６よりも短くなるように形成されている。このため、コイルスプリング５８は、外力により第１小径ギヤ４５に対して軸方向に荷重が作用しても、軸方向に圧縮されず、荷重の影響を受けないようになっている。

こうして構成された電動開閉装置２０では、モータ３２とトルクリミッタ５０との間にはウォームおよびウォームホイール（第１ウォーム４１，第１ウォームホイール４２，第２ウォーム４３および第２ウォームホイール４４）が配置され、トルクリミッタ５０と出力シャフト３４との間には平歯のギヤ（第１小径ギヤ４５，第１大径ギヤ４６，第２小径ギヤ４７および出力ギヤ４８）が配置される。出力シャフト３４（便座１４）に外力（トルク）が入力されると、入力された外力は平歯のギヤを介してトルクリミッタ５０に伝達される。そして、トルクリミッタ５０に規定（スリップトルク）を超えるトルクが伝達されると、コイルスプリング５８と内輪５６との間に滑りを生じさせ、トルクを遮断する。これにより、減速機構４０が備えるギヤに過大な負荷が作用しないようにして、ギヤが破損するのを抑制することができる。本実施例では、トルクリミッタ５０と出力シャフト３４との間には、トルクの伝達効率のバラツキ（個体差）の小さい平歯のギヤしか配置されていないため、トルクリミッタと出力シャフトとの間にトルクの伝達効率のバラツキ（個体差）の大きいウォームが配置されるものに比して、スリップトルクの管理を容易に行なうことができる。

以上説明した実施例の電動開閉装置２０は、減速機構４０に配置するトルクリミッタ５０を、減速機構４０の第２ウォームホイール４４と一体回転する外輪５２と、出力シャフト３４に平歯の第１大径ギヤ４６，平歯の第２小径ギヤ４７および平歯の出力ギヤ４８を介して連結された平歯の第１小径ギヤ４５と一体回転する内輪５６と、外輪５２と内輪５６との間に装着されるコイルスプリング５８とにより構成する。平歯のギヤはウォーム等のギヤに比してトルク伝達効率のバラツキが小さいため、トルクリミッタ５０と出力ギヤ３４との間に平歯のギヤのみを介在させることにより、出力シャフト３４からの外力によってコイルスプリング５８と内輪５６との間に滑りを生じさせるトルク（スリップトルク）の管理が容易となる。また、トルクリミッタ５０は、外輪５２と内輪５６とコイルスプリング５８とにより構成されるから、構成を簡易なものとすることができる。

また、実施例の電動開閉装置２０は、内輪５６を金属製の円筒部材により構成し、内輪５６の外周に金属製のコイルスプリング５８の螺旋部５８ａを摩擦接触させるから、内輪５６とコイルスプリング５８との摩耗を低減し、経年使用による摩擦力の低下、即ちスリップトルクの低下を抑制することができる。

さらに、実施例の電動開閉装置２０は、モータ３２とトルクリミッタ５０との間に第１ウォーム４１，第１ウォームホイール４２，第２ウォーム４３および第２ウォームホイール４４を配置するから、モータ３２の回転を十分に減速して出力シャフト３４に伝達しつつ、トルクリミッタ５０と出力シャフト３４との間にウォームを配置しないようにしてスリップトルクの管理を容易にすることができる。

また、実施例の電動開閉装置２０は、トルクリミッタ５０の外輪５２を第２ウォームホイール４４と一体成形すると共に回転軸５４を第１小径ギヤ４５と一体成形するから、部品点数を削減することができると共に構成をより簡易なものとすることができる。

実施例では、内輪５６は、内部にＩ型断面の軸孔を有し、同じくＩ型断面に形成された回転軸５４に相対回転不能に固定されるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｄ型断面によって固定するなど、内輪５６と回転軸５４とが固定できれば如何なる断面形状としてもよい。また、内輪を回転軸に圧入することにより固定してもよい。

実施例では、内輪５６をコイルスプリング５８と同様に金属より形成するものとしたが、樹脂材料により形成してもよい。この場合、内輪５６と回転軸５４とを樹脂材料により一体化してもよい。この場合、第１小径ギヤ４５と回転軸５４と内輪５６とを樹脂材料により一体化することもでき、部品点数をさらに削減して構成をより簡易なものとすることができる。

実施例では、内輪５６と摩擦接触させる摩擦部材としてコイルスプリング５８を用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、内輪および外輪の一方に係止されると共に内輪および外輪の他方に押し付けられて摩擦接触可能な部材であれば、如何なる部材により構成してもよい。

実施例では、外輪５２を第２ウォームホイール４４と一体成形するものとしたが、これに限定されるものではなく、外輪５２と第２ウォームホイール４４とが一体回転するように同軸に連結されるものであれば、別部材により構成してもよい。

実施例では、回転軸５４を第１小径ギヤ４５と一体成形するものとしたが、これに限定されるものではなく、回転軸５４と第１小径ギヤ４５とが一体回転するように同軸に連結されるものであれば、別部材により構成してもよい。

実施例では、第２ウォームホイール４４に外輪５２を設けると共に第１小径ギヤ４５に内輪５６を設けるものとしたが、第２ウォームホイール４４に内輪を設けると共に第１小径ギヤ４５に外輪を設けるものとしてもよい。

実施例では、トルクリミッタ５０を、第２ウォームホイール４４と第１小径ギヤ４５との間に設けるものとしたが、第１大径ギヤ４６と第２小径ギヤ４７との間に設けるものとしてもよいし、出力ギヤ４８と出力シャフト３４との間に設けるものとしてもよい。前者の場合、第１大径ギヤ４６および第２小径ギヤ４７の一方に外輪を設けると共に第１大径ギヤ４６および第２小径ギヤ４７の他方に内輪を設け、外輪と内輪との間にコイルスプリングを装着するものとすればよい。また、後者の場合、出力ギヤ４８および出力シャフト３４の一方に外輪を設けると共に出力ギヤ４８および出力シャフト３４の他方に内輪を設け、外輪と内輪との間にコイルスプリングを装着するものとすればよい。このように、トルクリミッタ５０は、出力シャフト３４との間に平歯のギアが介在するか、出力シャフト３４に直接配置するものであれば、如何なる位置に配置するものとしてもよいのである。

実施例では、本発明を、便座１４を開閉する電動開閉装置２０に適用して説明したが、便蓋１６を開閉する便蓋開閉装置２１に適用するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、第２ウォームホイール４４が「第１歯車部材」に相当し、第１小径歯車４５が「第２歯車部材」に相当し、減速機構４０が「減速機構」に相当し、外輪５２が「第１回転部材」に相当し、固定軸５４および内輪５６が「第２回転部材」に相当し、コイルスプリング５８が「摩擦部材」に相当し、トルクリミッタ５０が「トルクリミッタ」に相当する。また、コイルスプリング５８が「コイルスプリング」に相当し、回転軸５４が「軸部材」に相当し、内輪５６が「円筒部材」に相当する。また、第２ウォーム４３が「ウォーム」に相当し、第２ウォームホイール４４が「ウォームホイール」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動開閉装置の製造産業などに利用可能である。

１０便座装置、１２本体、１４便座、１６便蓋、２０，２１電動開閉装置、２２第１ハウジング、２４第２ハウジング、２５ブラケット、２６支持板、２７第２支持板、３２モータ、３４出力シャフト、３４ａ連結部、３６アシストスプリング、４０減速機構、４１第１ウォーム、４２第１ウォームホイール、４３第２ウォーム、４４第２ウォームホイール、４５第１小径ギヤ、４６第１大径ギヤ、４７第２小径ギヤ、４８出力ギヤ、４８ａ連結部、４９回転角度検出用ギヤ、５０トルクリミッタ、５２外輪、５２ａ開口窓、５４回転軸、５６内輪、５８コイルスプリング、５８ａ螺旋部、５８ｂ直線部。

Claims

出力部材に出力されるトルクにより便座または便蓋を開閉する電動開閉装置であって、
モータと、
少なくとも平歯の歯車部材を含む複数の歯車部材を有し、前記モータのトルクを前記出力部材に伝達する減速機構と、
前記複数の歯車部材のうち前記モータのトルクにより回転する第１歯車部材と一体回転する第１回転部材と、前記複数の歯車部材のうち平歯の歯車部材を介して前記出力部材に連結された第２歯車部材または前記出力部材と一体回転する第２回転部材と、前記第１回転部材および前記第２回転部材の一方の回転部材に係止されると共に他方の回転部材に摩擦接触された摩擦部材とを有し、前記出力部材に規定を超えるトルクが作用したときに前記摩擦部材と前記他方の回転部材との間に滑りを生じさせてトルクの伝達を遮断するトルクリミッタと、
を備える電動開閉装置。
請求項１記載の電動開閉装置であって、
前記他方の回転部材は、軸方向に延出された軸部材と、該軸部材の外周に固定された金属製の円筒部材とを有し、
前記摩擦部材は、内周が前記円筒部材の外周に摩擦接触された金属製のコイルスプリングである、
電動開閉装置。
請求項１または２記載の電動開閉装置であって、
前記減速機構は、前記モータのトルクにより回転するウォームと、前記ウォームと噛合するウォームホイールとを有し、
前記第１歯車部材は、前記ウォームホイールである、
電動開閉装置。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の電動開閉装置であって、
前記第１回転部材は、前記第１歯車部材と一体成形されている、
電動開閉装置。
請求項１ないし４いずれか１項に記載の電動開閉装置であって、
前記第２回転部材は、前記第２歯車部材と一体成形されている、
電動開閉装置。