JP2021078306A - 開閉部材駆動装置および便蓋開閉ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸において開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される部分とが、アシストばねに起因して離間しない開閉部材駆動装置を提供すること。
【解決手段】開閉部材駆動装置１の出力軸７は、開閉部材が接続される突出部１１と、ケース９内に位置する基部１２を備える。ケース９は、基部１２の−Ｚ方向の端部分を支持する筒部２４を備える。第１アシストばね６３は、筒部２４を囲む第１ばね本体部６３ａと、第１ばね本体部６３ａから径方向内周側に延びて筒部２４の切欠き溝２４ａを通過する第１ケース側係止部６３ｂと、第１ばね本体部６３ａから突出する第１突出部を備える。基部１２は、筒部２４に挿入された挿入部３９と、筒部２４に外周側から接触する環状部４３と、第１突出部が係止される第１ばね係止穴と、挿入部３９の−Ｚ方向で出力歯車が固定される歯車固定部４０を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、開閉部材を駆動する開閉部材駆動装置、および開閉部材としてトイレユニットの便蓋を開閉する便蓋開閉ユニットに関する。

便蓋などの開閉部材を開閉する開閉部材駆動装置は特許文献１に記載されている。特許文献１の開閉部材駆動機構は、モータと、出力軸と、モータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、モータおよび伝達機構を収容するケースと、を備える。出力軸は、ケースに設けられた開口部から外部に突出する突出部と、ケースの内側に位置する基部とを備える。突出部には、開閉部材が接続される。基部における突出部とは反対側の端部分には、伝達機構からの駆動力を受ける歯車部が設けられている。

同文献の開閉部材駆動機構には、出力軸を付勢して開閉部材の開閉を補助するアシストばねが組み込まれている。アシストばねは、コイルばねであり、基部を外周側から囲んで配置される。アシストばねは、出力軸の軸線方向で、歯車部と突出部との間に位置する。

特開２０１４−２００４５８号公報

歯車部と突出部との間にアシストばねが位置する構成では、出力軸において、開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される歯車部とが、アシストばねを配置した分だけ軸線方向で離間する。

ここで、出力軸は、突出部が開閉部材の端部に接続されて、開閉部材を片持ち状態で開閉する。従って、出力軸には、開閉部材の側から負荷がかかる。また、歯車部には、伝達機構からの負荷がかかる。従って、突出部と歯車部とが軸線方向で離間すると、開閉部材の開閉時に、出力軸に応力が発生しやすく、出力軸の変形などを招く可能性がある。

本発明の課題は、かかる点に鑑みて、出力軸において開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される部分とが、アシストばねの配置に起因して軸線方向で離間するとがない開閉部材駆動装置および便蓋開閉ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の開閉部材駆動装置は、モータと、開閉部材が接続される出力軸と、前記モータの駆動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、前記モータおよび前記伝達機構を収容するケースと、前記出力軸が第１回転方向に回転したときに当該出力軸を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる弾性エネルギーを蓄積する第１アシストばねと、を備え、前記出力軸の軸線に沿った方向を軸線方向、前記軸線方向の一方側を第１方向、他方側を第２方向とした場合に、前記出力軸は、前記ケース内に位置する基部と、前記基部の前記第２方向で前記ケースから突出する突出部と、を備え、前記伝達機構は、出力歯車を備え、前記ケースは、前記出力軸を当該ケースの内側から外側に貫通させる開口部と、前記開口部と同軸で前記基部の前記第１方向の端部分を回転可能に支持する筒部を備え、前記筒部は、前記第２方向の端から前記軸線方向に延びる切欠き溝を備え、前記第１アシストばねは、前記筒部を外周側から囲むコイル状の第１ばね本
体部と、前記第１ばね本体部の前記第１方向の端から径方向内周側に延びて前記切欠き溝を通過する第１ケース側係止部と、前記第１ばね本体部の前記第２方向の端から前記第２方向に突出する第１突出部と、を備え、前記基部は、前記筒部に挿入された挿入部と、前記挿入部の外周側で前記筒部に外周側から接触する環状部と、前記第１突出部が係止される第１ばね係止部と、前記挿入部の第２方向で前記出力歯車が回転不能な状態で同軸に固定される歯車固定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１アシストばねは、出力軸の挿入部を回転可能に支持する筒部の外周側に位置する。また、出力軸において、モータからの駆動力が伝達される歯車固定部は挿入部の第２方向に位置する。さらに、開閉部材が接続される突出部は、歯車固定部の第２方向に位置する。これにより、第１アシストばねは、モータからの駆動力が伝達される歯車固定部と、開閉部材が接続される突出部との間に位置しない。従って、第１アシストばねの配置により、出力軸において開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される部分とが軸線方向で離間することを回避できる。

ここで、第１アシストばねの第１ケース側係止部は、ケースの筒部に設けられた切欠き溝を径方向に貫通した状態で筒部に係止されている。従って、出力軸が第１回転方向に回転して第１アシストばねが弾性エネルギーを蓄積する際には、第１アシストばねの変形に起因して第１ケース側係止部が切欠き溝の周方向の一方側の内壁に接触して、切欠き溝を押し広げようとする。切欠き溝が広がると、出力軸を支持する筒部が変形或いは破損してしまう可能性がある。このような問題に対して、基部は、筒部に挿入される挿入部の外周側に、当該筒部に外周側から接触する環状部を備える。従って、切欠き溝が設けられた筒部は内周側および外周側から基部に保持される。よって、第１アシストばねの変形によって第１ケース側係止部から筒部を変形させる力が加わった場合でも、筒部が変形或いは破損することを防止或いは抑制できる。

本発明において、前記筒部は、大径筒部分と、前記大径筒部分の前記第２方向で前記大径筒部分よりも外径が小さい小径筒部分と、前記大径筒部分と前記小径筒部分との間で前記第２方向を向く環状端面を備え、前記環状部は、前記小径筒部分に外周側から接触し、前記環状端面に前記第２方向から接触するものとすることができる。このようにすれば、筒部の環状端面により、出力軸を第１方向の側から受けることができる。

本発明において、前記ケースよりも剛性が高く、前記ケースの内側に固定された補強部材、を有し、前記基部は、前記歯車固定部の前記第２方向に円形外周面を有する被軸受部を備え、前記補強部材は、前記基部を貫通させる貫通孔と、前記貫通孔の開口縁から前記軸線方向に延びて前記被軸受部を外周側から回転可能に支持する軸受部を備えるものとすることができる。このようにすれば、出力軸を、ケースの筒部と補強部材の軸受部とによって回転可能に支持できる。また、軸受部を備える補強部材は、ケースよりも剛性が高い。従って、開閉部材を開閉する際に、出力軸が傾くことを防止或いは抑制できる。

本発明において、前記出力軸が第１回転方向に回転したときに当該出力軸を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる弾性エネルギーを蓄積する第２アシストばねを備え、前記第２アシストばねは、前記第１アシストばねの外周側に配置されたコイル状の第２本体部と、前記第２ばね本体部の前記第１方向の端から突出して前記ケースに係止された第２ケース側係止部と、前記第２ばね本体部の前記第２方向の端から前記第２方向に突出する第２突出部と、を備え、前記出力歯車は、前記第２突出部が係止される第２ばね係止部を備えるものとすることができる。このようにすれば、第１アシストばねおよび第２アシストばねにより、出力軸の第２回転方向の回転をアシストできる。また、第２アシストばねは、第１アシストばねの外周側に配置されている。従って、第２アシストばねは、軸線方向で、開閉部材が接続される突出部と、モータの駆動力が伝達される歯車固定
部との間に位置しない。よって、第２アシストばねの配置により、出力軸において開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される歯車固定部とが軸線方向で離間することを回避できる。

本発明において、前記出力軸は、樹脂製であり、前記基部は、前記歯車固定部と前記挿入部との間に、前記挿入部よりも外径寸法が大きい接続部を備え、前記環状部は、前記接続部の前記第１方向の端面の外周縁から前記第１方向に突出しており、前記接続部の前記第１方向の端面は、径方向で前記環状部と前記挿入部との間に位置する環状の端面部分に、前記第２方向に延びる穴を、備え、前記穴は、前記被軸受部に達しているものとすることができる。このようにすれば、穴によって出力軸の肉厚を調整できるので、射出成型などによって出力軸を成形する際に、成形後の樹脂の収縮を抑制できる。よって、出力軸を所望の形状に成形することが容易となる。

本発明において、前記ケースは、樹脂製であり、前記補強部材は、金属製であるものとすることができる。このようにすれば、ケースの形状を所望の形状とすることが容易である。また、補強部材の剛性をケースより高いものとすることが容易である。さらに、金属製の補強部材によって出力軸を回転可能に支持するので、出力軸が傾斜することを防止或いは抑制しやすい。

本発明において、前記出力軸は、樹脂製の出力軸本体と、前記出力軸本体に同軸に固定された金属製の柱状部材と、を備え、前記挿入部は、前記柱状部材の前記第１方向の端部分であるものとすることができる。このようにすれば、出力軸が金属部分を備えるので、出力軸７剛性が高まる。従って、筒部に保持された出力軸が傾斜することを防止或いは抑制できる。

次に、本発明の便蓋開閉ユニットは、上記の開閉部材駆動装置を有し、前記開閉部材は、便蓋であることを特徴とする。

本発明によれば、開閉部材駆動装置が第１アシストばねを備えるので、出力軸の突出部に接続した便蓋を平伏した姿勢から起立した姿勢に開く際などに、モータによる出力軸の回転駆動を補助できる。また、第１アシストばねは、モータからの駆動力が伝達される歯車固定部と、便蓋が接続される突出部との間に位置しない。従って、第１アシストばねの配置により、出力軸において便蓋が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される部分とが軸線方向で離間することがない。よって、便蓋の側から出力軸にかかる負荷によって、出力軸が変形することを防止或いは抑制できる。

本発明では、第１アシストばねは、出力軸の第１方向の端に位置する挿入部の外周側に配置されている。これにより、第１アシストばねは、モータからの駆動力が伝達される歯車固定部と、開閉部材が接続される突出部との間に位置しない。従って、第１アシストばねの配置により、出力軸において開閉部材が接続される突出部と、モータからの駆動力が伝達される部分とが軸線方向で離間して、出力軸の変形などを招くことを防止或いは抑制できる。

開閉部材駆動装置の外観斜視図である。 便蓋開閉ユニットの説明図である。 開閉部材駆動装置の断面図である。 開閉部材駆動装置の分解斜視図である。 中間ケースの斜視図である。 出力軸、出力歯車、第１アシストばねおよび第２アシストばねを軸線方向から見た場合の分解斜視図である。 出力軸、出力歯車、第１アシストばねおよび第２アシストばねを図６とは反対側から見た場合の分解斜視図である。 モータ、伝達機構、出力軸を軸線方向から見た場合の斜視図である。 モータ、伝達機構、出力軸を図８とは反対側から見た場合の斜視図である。 第２ケース、第１アシストばねおよび第２アシストばねの平面図である。 変形例の出力軸の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の便蓋開閉ユニットの実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は、開閉部材駆動装置の外観斜視図である。図２は、便蓋開閉ユニットの説明図である。図３は、開閉部材駆動装置の断面図である。図４は、開閉部材駆動装置の分解斜視図である。図５は、中間ケースの斜視図である。図６は、出力軸、出力歯車、第１アシストばねおよび第２アシストばねを軸線方向から見た場合の分解斜視図である。図７は、出力軸、出力歯車、第１アシストばねおよび第２アシストばねを図６とは反対側から見た場合の分解斜視図である。図８は、モータ、伝達機構、出力軸を軸線方向から見た場合の斜視図である。図９は、モータ、伝達機構、出力軸を図８とは反対側から見た場合の斜視図である。図１０は、第２ケース、第１アシストばねおよび第２アシストばねの平面図である。

図１に示す開閉部材駆動装置１は、蓋や扉などの開閉部材を回動させて開閉する。便蓋開閉ユニット３は、開閉部材駆動装置１に、開閉部材としてトイレユニット２００の便蓋２０１が接続されたものである。より具体的には、図２に示すように、トイレユニット２００は、便器本体２０２、便座２０３、便蓋２０１、およびタンク２０４を有する。便蓋２０１は、タンク２０４の側の端部分が開閉部材駆動装置１の出力軸７に連結される。便蓋２０１は、出力軸７の回転により、平伏して便器本体２０２に被さる閉位置と、便器本体２０２から立ち上がる開位置と、の間を移動する。なお、トイレユニット２００に第２の開閉部材駆動装置１を設け、第２の開閉部材駆動装置１の出力軸７に、開閉部材として、便座２０３を連結することもできる。

開閉部材駆動装置１は、図３に示すように、モータ６と、便蓋２０１が接続される出力軸７と、モータ６の駆動力を出力軸７に伝達する伝達機構８と、モータ６および伝達機構８を収容するケース９と、を有する。

出力軸７は、ケース９のケース開口部１０から突出する突出部１１と、ケース９に収容された基部１２と、を備える。出力軸７の突出部１１には、便蓋２０１の端部が接続される。従って、開閉部材駆動装置１は、片持ち状態で便蓋２０１を開閉する。図１に示すように、ケース９は、出力軸７の軸線Ｌに沿った方向から見た場合に、一方向に細長い形状を備える。出力軸７は、ケース９における長手方向の端部分からケース９の外側に突出する。

以下の説明では、互いに直交する３方向を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、出力軸７の軸線Ｌに沿った軸線方向であり、Ｙ軸方向はケース９の長手方向であり、Ｘ軸方向は、ケース９の短手方向である。Ｚ軸方向において、出力軸７が突出している側を＋Ｚ方向、その反対側を−Ｚ方向とする。また、Ｘ軸方向の一方側を−Ｘ方向、他方側を＋Ｘ方向とする。Ｙ軸方向の一方側を−Ｙ方向、他方側を＋Ｙ方向とする。出力軸７は、ケース９におけるＹ軸方向の＋Ｙ方向の端部分からケース９の外側に突出す
る。また、軸線Ｌ周りの方向を周方向、軸線Ｌと直交する方向を径方向とする。

ケース９は樹脂製である。図１に示すように、ケース９は、Ｙ軸方向に平行に延びる第１側壁１３および第２側壁１４を備える。また、ケース９は、Ｘ軸方向に延びて第１側壁１３の−Ｙ方向の端および第２側壁１４の−Ｙ方向の端を接続する第３側壁１５を備える。さらに、ケース９は、＋Ｙ方向の端を接続する第４側壁１６を備える。第４側壁１６は、第１側壁１３と第２側壁１４との間が＋Ｙ方向に突出する形状を備える。

また、ケース９は、図１、図３に示すように、Ｚ軸方向に沿って配列された第１ケース２１、中間ケース２２および第２ケース２３を備える。第１ケース２１は中間ケース２２の−Ｚ方向に位置し、第２ケース２３は中間ケース２２の＋Ｚ方向に位置する。

図４に示すように、第１ケース２１は、ケース９の−Ｚ方向の端面となる底壁部２５と、底壁部２５の外周縁から＋Ｚ方向に延びる第１枠部２６とを備える。第１枠部２６は、ケース９の第１側壁１３、第２側壁１４、第３側壁１５、および第４側壁１６の−Ｚ方向の端側部分を構成する。第１ケース２１にはモータ６が固定されている。モータ６は、モータ本体２８と、モータ本体２８から突出する回転軸２７と、モータ本体２８から回転軸２７とは反対側に突出する一対のモータ端子２９を備える。出力軸７は、モータ本体２８の−Ｙ方向に位置する。回転軸２７は、出力軸７の軸線Ｌと交差する方向を向く。本例では、回転軸２７は、出力軸７の軸線Ｌと直交する方向を向く。また、回転軸２７は、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｙ軸方向（ケース９の長手方向）に対して傾斜している。回転軸２７の先端は、軸受部材３０によって回転可能に支持されている。

中間ケース２２は、中間底部３１と、中間底部３１の外周縁から＋Ｚ方向に延びる中間枠部３２とを備える。中間枠部３２は、ケース９の第１側壁１３、第２側壁１４、第３側壁１５、および第４側壁１６のＺ軸方向の中間部分を構成する。中間ケース２２には、伝達機構８を構成する複数の歯車のうちの一部の歯車が収容されている。

図５に示すように、中間ケース２２の中間底部３１には＋Ｚ方向に突出する筒部２４が設けられている。筒部２４は、出力軸の−Ｚ方向の端部分を回転可能に支持する軸受けである。筒部２４は、＋Ｚ方向の端からＺ軸方向方向に延びる切欠き溝２４ａを備える。また、筒部２４は、−Ｚ方向の側から＋Ｚ方向の側に向かって大径筒部分２４ｂと、大径筒部分２４ｂよりも外径が小さい小径筒部分２４ｃと、大径筒部分２４ｂと小径筒部分２４ｃとの間で＋Ｚ方向を向く環状端面２４ｄと、を備える。

図４に示すように、中間ケース２２における第２ケース２３の側の端部分には、板状の補強部材３５が固定されている。補強部材３５は、金属製であり、ケース９よりも剛性が高い。本例において、補強部材３５は板金である。補強部材３５には、基部がＺ軸方向に貫通する補強部材開口部３５ａが設けられている。また、補強部材には、補強部材開口部３５ａの開口縁から＋Ｚ方向に突出する筒状の軸受部３６が設けられている。さらに、補強部材３５には、ポテンショメータ３７が取り付けられている。ポテンショメータ３７は、Ｙ軸方向において、出力軸７とは反対側の端部分に位置する。

第２ケース２３（ケース部分）は、板状であり、＋Ｚ方向から補強部材３５に被せられて、中間ケース２２に固定される。第２ケース２３は、ケース９の＋Ｚ方向の端面を構成する。第２ケース２３は、ケース９の＋Ｚ方向の端面となる板部１７を備える。板部１７は、出力軸７を貫通させる板部貫通孔１７ａを備える。また、第２ケース２３は、板部１７における板部貫通孔１７ａの開口縁から＋Ｚ方向に突出する軸支持部１８を備える。板部貫通孔１７ａおよび軸支持部１８は、同軸に設けられている。出力軸７は、ケース９の内側において、板部貫通孔１７ａおよび軸支持部１８を貫通し、軸支持部１８の＋Ｚ方向
の端であるケース開口部１０からケース９の外側に突出する。

ここで、中間ケース２２の中間底部３１に設けられた筒部２４は、Ｚ軸方向から見た場合にケース開口部１０と重なる位置に設けられている。筒部２４は、ケース開口部１０、板部貫通孔１７ａおよび軸支持部１８と同軸である。

出力軸７は、樹脂製である。図３に示すように、出力軸７の基部１２は、−Ｚ方向の端に筒部２４に挿入される挿入部３９を備える。また、図６、図７に示すように、基部１２は、挿入部３９の第２方向で出力歯車５３が回転不能な状態で同軸に固定される歯車固定部４０を備える。歯車固定部４０の外径は、挿入部３９の外径よりも大きい。さらに、基部１２は、図３、図６に示すように、歯車固定部４０と挿入部３９とを接続する接続部４１を備える。接続部４１の外径は、挿入部３９の外径よりも大きく、歯車固定部４０の外径よりも小さい。図６に示すように、歯車固定部４０と接続部４１との間には、−Ｚ方向を向く環状の端面４０ａが設けられている。また、接続部４１と挿入部３９との間には、−Ｚ方向を向く環状の端面４１ａが設けられている。

歯車固定部４０の端面４０ａには、＋Ｚ方向に延びる第１ばね係止穴４２（第１ばね係止部）が形成されている。接続部４１の端面４１ａには、外周縁から−Ｚ方向に突出する環状部４３が設けられている。環状部４３は、挿入部３９の外周側に位置する。環状部４３と挿入部３９との間には隙間がある。

また、基部１２は、図６、図７に示すように、歯車固定部４０から＋Ｚ方向に向かって、径方向外側を向く円形外周面を有する被軸受部４４と、径方向外側を向く円形外周面を有する被支持部４５とを、この順に備える。被軸受部４４の外径は、歯車固定部４０および被支持部４５の外径よりも大きい。被支持部４５は、Ｚ軸方向の途中に環状溝７０を備える。環状溝７０には、Ｏリング７１が取り付けられている。

ここで、図３に示すように、接続部４１の−Ｚ方向の端面４１ａにおいて、径方向で環状部４３と挿入部３９との間に位置する環状の端面部分には、周方向の複数個所に穴４６が設けられている。穴４６は、接続部４１の端面部分から＋Ｚ方向に延びる。穴４６の＋Ｚ方向の端は、被軸受部４４に達する。出力軸７に穴４６が設けられることにより、出力軸７の肉厚が調整されている。従って、射出成型などによって出力軸７を成形する際に、成形後の樹脂の収縮を抑制できる。よって、出力軸７を所望の形状に成形することが容易となる。

次に、図８、図９に示すように、伝達機構８は、モータ６から出力軸７に至る駆動力伝達経路の上流側から下流側に向かって、ウォーム４８、第１歯車４９、第２歯車５０、第３歯車５１、第４歯車５２（前段歯車）、および出力歯車５３を備える。ウォーム４８は、回転軸２７の外周側に固定されている。ウォーム４８および第１歯車４９は第１ケース２１内に位置する。第２歯車５０、第３歯車５１、第４歯車５２、および出力歯車５３は中間ケース２２内に位置する。ウォーム４８、第１歯車４９、第２歯車５０、第３歯車５１、第４歯車５２、および出力歯車５３は、モータ６の駆動力を出力軸７に伝達する伝達経路を構成する。

第１歯車４９は、モータ６の回転軸２７の＋Ｘ方向に位置する。第１歯車４９は、ウォーム４８に噛合する第１大径歯車４９ａと、第１大径歯車４９ａと同軸で第１大径歯車４９ａよりも外径寸法が小さい第１小径歯車４９ｂと、を備える。第１大径歯車４９ａは、第１小径歯車４９ｂの−Ｚ方向に位置する。第１歯車４９は、Ｚ軸方向に延びる第１支軸５５に回転可能に支持されている。第１支軸５５は、−Ｚ方向の端部分が第１ケース２１の底壁部２５に保持され、＋Ｚ方向の端部分が中間ケース２２の中間底部３１に保持され
ている。図３に示すように、第１歯車４９は、第１大径歯車４９ａと第１小径歯車４９ｂとの間に駆動力の伝達を継断するトルクリミッタ５６を備える。

図８、図９に示すように、第２歯車５０は、第１小径歯車４９ｂに噛合する第２大径歯車５０ａと、第２大径歯車５０ａと同軸で第２大径歯車５０ａよりも外径寸法が小さい第２小径歯車５０ｂを備える。第２大径歯車５０ａは、第２小径歯車５０ｂの−Ｚ方向に位置する。第２大径歯車５０ａは、中間ケース２２の中間底部３１に設けられた中間ケース開口部３３を介して第１小径歯車４９ｂに噛合する（図５参照）。第２歯車５０は、Ｚ軸方向に延びる第２支軸５８に回転可能に支持される。第２支軸５８は、−Ｚ方向の端部分が中間ケース２２の中間底部３１に保持され、＋Ｚ方向の端部分が補強部材３５に保持されている。

第３歯車５１は、第２小径歯車５０ｂに噛合する第３大径歯車５１ａと、第３大径歯車５１ａと同軸で第３大径歯車５１ａよりも外径寸法が小さい第３小径歯車５１ｂを備える。第３大径歯車５１ａは、第３小径歯車５１ｂの−Ｚ方向に位置する。第３歯車５１は、Ｚ軸方向に延びる第３支軸５９に回転可能に支持される。第３支軸５９は、−Ｚ方向の端部分が中間ケース２２の中間底部３１に保持され、＋Ｚ方向の端部分が第２ケース２３に保持されている。第３支軸５９は、補強部材３５を貫通している。

第４歯車５２は、第３小径歯車５１ｂおよび出力歯車５３に噛合する平歯車である。第４歯車５２と出力歯車５３とはＹ軸方向に配列されている。第４歯車５２は、第２歯車５０と同軸に配置されて、第２支軸５８に回転可能に支持されている。図３に示すように、第２支軸５８は、−Ｚ方向の端部分が中間ケース２２に保持され、＋Ｚ方向の端部分が補強部材３５に保持されている。すなわち、中間ケース２２の中間底部３１は、第２歯車５０および第４歯車５２を支持する第２支軸５８を保持する軸保持部３４を備える（図５参照）。補強部材３５は、第２歯車５０および第４歯車５２を支持する第２支軸５８を保持する軸保持部５７を備える（図３参照）。

出力歯車５３は、金属製である。出力歯車５３は、出力軸７の歯車固定部４０に同軸に固定される。すなわち、図６、図７に示すように、出力歯車５３は、環状であり、その中心穴に出力軸７の歯車固定部４０が挿入される。出力歯車５３の内周面には周方向に複数の凹部６１が設けられており、出力軸７の歯車固定部４０の外周面には、出力歯車５３の内周面の凹部６１に嵌る複数の凸部６２が設けられている。これにより、出力歯車５３と出力軸７とは、軸線Ｌ回りに相対回転不能な状態で、連結されている。

ここで、伝達機構８は、第１アシストばね６３および第２アシストばね６４を備える。第１アシストばね６３および第２アシストばね６４は、いずれもコイルばねであり、出力歯車５３の−Ｚ方向に位置する。第１アシストばね６３は、中間ケース２２の中間底部３１の筒部２４を外周側から囲むコイル状の第１ばね本体部６３ａと、第１ばね本体部６３ａの−Ｚ方向の端から径方向内周側に延びる第１ケース側係止部６３ｂと、第１ばね本体部６３ａの＋Ｚ方向の端から＋Ｚ方向に突出する第１突出部６３ｃとを備える。第１ばね本体部６３ａは、接続部４１、環状部４３、挿入部３９の径方向外側に位置する。図３、図１０に示すように、第１ケース側係止部６３ｂは、中間ケース２２の筒部２４の切欠き溝２４ａを通過して、筒部２４の内周側に突出する。第１突出部６３ｃは、出力軸７の歯車固定部４０の端面４０ａに設けられた第１ばね係止穴４２に挿入される。

第２アシストばね６４は、第１アシストばね６３の外周側に配置されたコイル状の第２ばね本体部６４ａと、第２ばね本体部６４ａの−Ｚ方向の端から−Ｚ方向に突出する第２ケース側係止部６４ｂと第２ばね本体部６４ａの＋Ｚ方向の端から＋Ｚ方向に突出する第２突出部６４ｃと、を備える。第２ケース側係止部６４ｂは、図１０に示すように、中間
ケース２２の中間底部３１に設けられた貫通穴６５から−Ｚ方向に突出し、第１ケース２１に設けられた第２コイルばね第１係止部６６（図４参照）に係止される。第２突出部６４ｃは、出力歯車５３の外周面に設けられた第２コイルばね第２係止部６７に係止可能に挿入される。図６、図７に示すように、第１コイルばね第２係止部６７は、出力歯車５３の歯部に設けた切欠き部である。第２突出部６４ｃは、出力歯車５３に対して、周方向から当接可能である。第２アシストばね６４の断面は、矩形である。

（出力軸の支持構造）
図３に示すように、出力軸７は、−Ｚ方向の端に位置する挿入部３９が中間ケース２２の中間底部３１の筒部２４に挿入されて回転可能に支持される。挿入部３９が筒部２４に挿入された状態では、挿入部３９の外周側に位置する環状部４３は、筒部２４の＋Ｚ方向の端部分に外周側から接触する。すなわち、環状部４３は、筒部２４の小径筒部分２４ｃの外周面に接触する。また、環状部４３の−Ｚ方向の端面は、大径筒部分２４ｂと小径筒部分２４ｃとの間で＋Ｚ方向を向く環状端面２４ｄに接触する。これにより、出力軸７の−Ｚ方向の端部分は、筒部２４によって軸線Ｌ回りに回転可能に支持されるとともに、筒部２４の環状端面２４ｄによって、−Ｚ方向の側から支持される。

また、出力軸７は、被軸受部４４が、補強部材３５の軸受部３６によって、外周側から回転可能に支持される。さらに、出力軸７は、被支持部４５が、第２ケース２３の軸支持部１８によって外周側から回転可能に支持される。被支持部４５に固定されたＯリング７１は、出力軸７と軸支持部１８との間で径方向に圧縮される。

（補強部材の固定構造）
次に、補強部材３５は、Ｙ軸方向における軸受部３６と軸保持部５７との間で中間ケース２２に固定されている。

すなわち、図５に示すように、中間ケース２２は、中間枠部３２において、Ｙ軸方向に平行に延びる第１枠部分３２ａおよび第２枠部分３２ｂに、それぞれ内周側に突出する第１突部７３および第２突部７４を備える。第１突部７３および第２突部７４のそれぞれには、ねじ穴が設けられている。また、第１枠部分３２ａは第１突部７３が設けられた位置に矩形の第１切欠き部３２ｃを備える。第２枠部分３２ｂは第２突部７４が設けられた位置に矩形の第２切欠き部３２ｄを備える。第１突部７３と第２突部７４とは、Ｘ軸方向で対向する。

一方、補強部材３５は、図４に示すように、Ｙ軸方向における軸受部３６と軸保持部５７との間に、Ｘ軸方向の両側に突出する一対の突出部３５ｂ、３５ｃを備える。各突出部３５ｂ、３５ｃには貫通溝が設けられている。補強部材３５は、−Ｘ方向の突出部３５ｂが、第１枠部分３２ａの第１切欠き部３２ｃに＋Ｚ方向から挿入されて、第１突部７３に当接する。また、補強部材３５は、＋Ｘ方向の突出部３５ｃが、第２枠部分３２ｂの第２切欠き部３２ｄに＋Ｚ方向から挿入されて第２突部７４に当接する。そして、補強部材３５は、第２ケース２３を貫通し、さらに、突出部３５ｂの貫通溝を貫通して第１突部７３のねじ穴に捩じ込まれるねじ７５により、中間ケース２２に固定される。また、補強部材３５は、第２ケース２３を貫通し、さらに、突出部３５ｃの貫通溝を貫通して第２突部７４のねじ穴に捩じ込まれるねじ７５により、中間ケース２２に固定される。

補強部材３５が中間ケース２２に固定された状態で、補強部材３５と第１枠部分３２ａとの間には、部分的に隙間７６が設けられ、補強部材３５と第２枠部分３２ｂとの間には、部分的に隙間７７が設けられている。すなわち、補強部材３５がケース９に固定された状態で、補強部材３５と第１側壁１３との間には、互いに接触していない部分（隙間７６）が設けられている。また、補強部材３５と第２側壁１４との間には、互いに接触しない
部分（隙間７７）が設けられている。

（ポテンショメータ）
ポテンショメータ３７は、図８に示すように、伝達機構８を構成する複数の歯車のうちのいずれかの歯車に噛合するポテンショ歯車８１を備える。また、ポテンショメータ３７は、図４に示すように、ポテンショ歯車８１の回転角度位置を検出する検出部８２を備える。ポテンショ歯車８１は、補強部材３５の−Ｚ方向に位置して、第３歯車５１の第３小径歯車５１ｂに噛合する。検出部８２は、基板８３を介して補強部材３５に固定される。ここで、基板８３と一対のモータ端子２９との間には、モータ６に電力を供給するための配線（不図示）が接続されている。基板８３には配線およびポテンショメータ３７に接続された複数の端子ピン８６が固定されている。図５に示すように、中間ケース２２は、中間枠部３２のＹ軸方向の一方側Ｙ１の端に、端子ピン保持部８７を備える。

（動作）
端子ピン８６を介した電力の供給によってモータ６が正方向、或は、逆方向に、駆動されると、モータ６の駆動力が伝達機構８を介して出力軸７に伝達される。従って、出力軸７に固定された便蓋２０１は、図２に示すように、閉位置に向かう閉方向Ａ（第１回転方向）、或は、開位置に向かう開方向Ｂ（第２回転方向）に回転する。便蓋２０１が回転すると、ポテンショメータ３７からは、便蓋２０１の回転角度位置に対応する信号が出力される。

また、出力軸７に接続された便蓋２０１が閉方向Ａに回転すると、第１アシストばね６３および第２アシストばね６４は、出力軸７を軸線Ｌ回りで開方向Ｂに回転させる弾性エネルギーを蓄える。従って、第１アシストばね６３および第２アシストばね６４は、便蓋２０１を開方向Ｂに回転させる際に、モータ６によって開方向Ｂに駆動される出力軸７を開方向Ｂに付勢して、その開動作をアシストする。さらに、伝達機構８は、第１歯車４９にトルクリミッタ５６を備える。従って、便蓋２０１から出力軸７を介して伝達機構８に過大な負荷が加わった場合には、トルクリミッタ５６が機能して、伝達機構８による駆動力の伝達を遮断する。これにより、外部からの過大な負荷に起因して、伝達機構８が破損することを防止する。

（作用効果）
本発明によれば、第１アシストばね６３は、出力軸７の基部１２の挿入部３９を回転可能に支持する筒部２４の外周側に配置されている。また、出力軸７において、モータ６からの駆動力が伝達される歯車固定部４０は、挿入部３９の＋Ｚ方向に位置する。さらに、出力軸７において、便蓋２０１が接続される突出部１１は、歯車固定部４０の＋Ｚ方向に位置する。これにより、第１アシストばね６３は、Ｚ軸方向において、モータ６からの駆動力が伝達される歯車固定部４０と、便蓋２０１が接続される突出部１１との間に位置しない。よって、第１アシストばね６３の配置により、出力軸７において便蓋２０１が接続される突出部１１と、モータ６からの駆動力が伝達される歯車固定部４０とがＺ軸方向で離間することを回避できる。

ここで、第１アシストばね６３の第１ケース側係止部６３ｂは、筒部２４に設けられた切欠き溝２４ａを径方向に貫通した状態で筒部２４に係止されている。従って、出力軸７が便蓋２０１を閉じる閉方向Ａに回転して第１アシストばね６３が弾性エネルギーを蓄積する際には、第１アシストばね６３の変形によって第１ケース側係止部６３ｂが、切欠き溝２４ａの周方向の一方側の内壁に接触して、切欠き溝２４ａを押し広げようとする。切欠き溝２４ａが広がると、出力軸７を支持する筒部２４が変形或いは破損してしまう可能性がある。このような問題に対して、基部１２は、挿入部３９の外周側で筒部２４に外周側から接触する環状部４３を備える。従って、切欠き溝２４ａが設けられた筒部２４は内
周側および外周側から基部１２に保持される。よって、第１アシストばね６３の変形によって第１ケース側係止部６３ｂから筒部２４を変形させる力が加わった場合でも、筒部２４が変形或いは破損することを防止或いは抑制できる。

また、本例では、筒部２４は、大径筒部分２４ｂと、大径筒部分２４ｂの＋Ｚ方向で大径筒部分２４ｂよりも外径が小さい小径筒部分２４ｃと、大径筒部分２４ｂと小径筒部分２４ｃとの間で＋Ｚ方向を向く環状端面２４ｄを備える。そして、出力軸７の環状部４３は、小径筒部分２４ｃに外周側から接触し、環状端面２４ｄに＋Ｚ方向から接触する。従って、筒部２４の環状端面２４ｄにより、出力軸７を−Ｚ方向から受けることができる。

さらに、本例では、ケース９よりも剛性が高く、ケース９の内側に固定された補強部材３５、を有する。補強部材３５は、出力軸７の被軸受部４４を外周側から回転可能に支持する軸受部３６を備える。従って、出力軸７をケース９の筒部２４と補強部材３５の軸受部３６とによって回転可能に支持できる。また、軸受部３６を備える補強部材３５は、ケース９よりも剛性が高い。従って、便蓋２０１を開閉する際に、出力軸７が傾くことを防止或いは抑制できる。

また、本例では、出力軸７が便蓋２０１を閉じる閉方向Ａに回転したときに当該出力軸７を閉方向Ａとは反対の開方向Ｂに回転させる弾性エネルギーを蓄積する第２アシストばね６４を備える。従って、第１アシストばね６３および第２アシストばね６４により、出力軸７の開方向Ｂの回転を補助できる。ここで、第２アシストばね６４は、第１アシストばね６３の外周側に配置されている。従って、第２アシストばね６４は、Ｚ軸方向において、モータ６からの駆動力が伝達される歯車固定部４０と、便蓋２０１が接続される突出部１１との間に位置しない。よって、第２アシストばね６４の配置により、出力軸７において便蓋２０１が接続される突出部１１と、モータ６からの駆動力が伝達される部分とがＺ軸方向で離間することを回避できる。

さらに、出力軸７は、樹脂製であり、接続部４１の−Ｚ方向の端面４１ａに＋Ｚ方向に延びて被軸受部４４に達する穴４６を備える。このようにすれば、穴４６によって出力軸７の肉厚を調整できるので、射出成型などによって出力軸７を成形する際に、成形後の樹脂の収縮を抑制できる。よって、出力軸７を所望の形状に成形することが容易となる。

また、ケース９は、樹脂製であり、補強部材３５は、金属製である。従って、ケース９の形状を所望の形状とすることが容易である。また、補強部材３５の剛性をケース９より高いものとすることが容易である。さらに、金属製の補強部材３５によって出力軸７を回転可能に支持するので、出力軸７が傾斜することを防止或いは抑制しやすい。

さらに、本例では、剛性の高い補強部材３５が、出力歯車５３が固定された出力軸７を回転可能に支持するともに、出力歯車５３と噛み合う第４歯車５２の第２支軸５８を支持する。これにより、外部からの負荷により、第４歯車５２と出力歯車５３とが互いに離間する方向に変位することを防止できるので、第４歯車５２と出力歯車５３の噛合を正常な状態で維持できる。よって、便蓋２０１へのトルクの伝達効率が劣化することがない。

また、本例では、出力歯車５３と第４歯車５２とは、Ｙ軸方向に沿って配列されており、補強部材３５は、Ｙ軸方向における軸受部３６と軸保持部５７との間でケース９に固定されている。すなわち、補強部材３５は、Ｙ軸方向で軸受部３６と軸保持部５７との間に位置する一対の突出部３５ｂ、３５ｃがケース９に固定されている。これにより、補強部材３５は、出力歯車５３に近い位置でケース９に固定される。従って、出力軸７を介して出力歯車５３に負荷がかかった場合に、補強部材３５が撓むことを防止できる。

ここで、本例の便蓋開閉ユニット３によれば、開閉部材駆動装置１が第１アシストばね６３および第２アシストばね６４を備える。従って、出力軸７の突出部１１に接続した便蓋２０１を平伏した姿勢から起立した姿勢に開く際などに、モータ６による出力軸７の回転駆動を、第１アシストばね６３および第２アシストばね６４が蓄積した弾性エネルギーによって補助できる。

（その他の実施の形態）
図１１は、変形例の出力軸の説明図である。図１１では、変形例の出力軸を軸線Ｌに沿って切断して示す。開閉部材駆動装置１では、出力軸７に替えて図１１の出力軸７Ａを採用できる。なお、出力軸７Ａは、出力軸７と対応する構成を備えるので、対応する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１１に示すように、出力軸７Ａは、樹脂製の出力軸本体１００と、出力軸本体１００に同軸に固定された金属製の柱状部材１０１と、を備える。出力軸本体１００は、歯車固定部４０、接続部４１、環状部４３、被軸受部４４、被支持部４５、および突出部１１を備える。接続部４１は、−Ｚ方向の端面４１ａの中央に円形凹部１００ａを備える。接続部４１の−Ｚ方向の端面４１ａの外周縁からは環状部４３が−Ｚ方向に延びている。

柱状部材１０１は、円柱形状である。柱状部材１０１は出力軸本体１００と同軸に配置され、円形凹部１００ａに部分的に挿入されている。柱状部材１０１の−Ｚ方向の端部分であって、接続部４１から−Ｚ方向に突出する突出部分は、挿入部３９である。このようにすれば、出力軸７Ａが金属部分を備えるので、出力軸７Ａの剛性が高まる。従って、筒部２４に保持された出力軸７が傾斜することを防止或いは抑制できる。

１…開閉部材駆動装置、３…便蓋開閉ユニット、６…モータ、７…出力軸、８…伝達機構、９…ケース、１０…ケース開口部、１１…突出部分、１２…基部、１３…第１側壁、１４…第２側壁、１５…第３側壁、１６…第４側壁、１７…板部、１７ａ…板部貫通孔、１８…軸支持部、２１…第１ケース、２２…中間ケース、２３…第２ケース、２４…筒部、２４ａ…切欠き溝、２４ｂ…大径筒部分、２４ｃ…小径筒部分、２４ｄ…環状端面、２５…底壁部、２６…第１枠部、２７…回転軸、２８…モータ本体、３０…軸受部材、３１…中間底部、３２…中間枠部、３２ａ…第１枠部分、３２ｂ…第２枠部分、３２ｃ…第１切欠き部、３２ｄ…第２切欠き部、３３…中間ケース開口部、３４…軸保持部、３５…補強部材、３５ａ…補強部材開口部、３５ｂ…突出部、３５ｃ…突出部、３６…軸受部、３７…ポテンショメータ、３９…挿入部、４０…歯車固定部、４０ａ…端面、４１…接続部、４１ａ…端面、４２…第１ばね係止穴、４３…環状部、４４…被軸受部、４５…被支持部、４６…穴、４８…ウォーム、４９…第１歯車、４９ａ…第１大径歯車、４９ｂ…第１小径歯車、５０…第２歯車、５０ａ…第２大径歯車、５０ｂ…第２小径歯車、５１…第３歯車、５１ａ…第３大径歯車、５１ｂ…第３小径歯車、５２…第４歯車、５３…出力歯車、５５…第１支軸、５６…トルクリミッタ、５７…軸保持部、５８…第２支軸、５９…第３支軸、６１…凹部、６２…凸部、６３ａ…第１ばね本体部、６３ｂ…第１ケース側係止部、６３ｃ…第１突出部、６４ａ…第２ばね本体部、６４ｂ…第２ケース側係止部、６４ｃ…第２突出部、６５…貫通穴、６６…第２コイルばね第１係止部、６７…第２コイルばね第２係止部、７０…環状溝、７１…Ｏリング、７３…第１突部、７４…第２突部、７６…隙間、７７…隙間、７７…部分的に隙間、８１…ポテンショ歯車、８２…検出部、８３…基板、８６…端子ピン、８７…端子ピン保持部、１００…出力軸本体、１０１…柱状部材、２００…トイレユニット、２０１…便蓋、２０２…便器本体、２０３…便座、２０４…タンク

Claims (8)

1. モータと、
   開閉部材が接続される出力軸と、
   前記モータの駆動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、
   前記モータおよび前記伝達機構を収容するケースと、
   前記出力軸が第１回転方向に回転したときに当該出力軸を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる弾性エネルギーを蓄積する第１アシストばねと、を備え、
   前記出力軸の軸線に沿った方向を軸線方向、前記軸線方向の一方側を第１方向、他方側を第２方向とした場合に、前記出力軸は、前記ケース内に位置する基部と、前記基部の前記第２方向で前記ケースから突出する突出部と、を備え、
   前記伝達機構は、出力歯車を備え、
   前記ケースは、前記出力軸を当該ケースの内側から外側に貫通させる開口部と、前記開口部と同軸で前記基部の前記第１方向の端部分を回転可能に支持する筒部を備え、
   前記筒部は、前記第２方向の端から前記軸線方向に延びる切欠き溝を備え、
   前記第１アシストばねは、前記筒部を外周側から囲むコイル状の第１ばね本体部と、前記第１ばね本体部の前記第１方向の端から径方向内周側に延びて前記切欠き溝を通過する第１ケース側係止部と、前記第１ばね本体部の前記第２方向の端から前記第２方向に突出する第１突出部と、を備え、
   前記基部は、前記筒部に挿入された挿入部と、前記挿入部の外周側で前記筒部に外周側から接触する環状部と、前記第１突出部が係止される第１ばね係止部と、前記挿入部の第２方向で前記出力歯車が回転不能な状態で同軸に固定される歯車固定部と、を備えることを特徴とする開閉部材駆動装置。
2. 前記筒部は、大径筒部分と、前記大径筒部分の前記第２方向で前記大径筒部分よりも外径が小さい小径筒部分と、前記大径筒部分と前記小径筒部分との間で前記第２方向を向く環状端面を備え、
   前記環状部は、前記小径筒部分に外周側から接触し、前記環状端面に前記第２方向から接触することを特徴とする請求項１に記載の開閉部材駆動装置。
3. 前記ケースよりも剛性が高く、前記ケースの内側に固定された補強部材、を有し、
   前記基部は、前記歯車固定部の前記第２方向に円形外周面を有する被軸受部を備え、
   前記補強部材は、前記基部を貫通させる貫通孔と、前記貫通孔の開口縁から前記軸線方向に延びて前記被軸受部を外周側から回転可能に支持する軸受部を備えることを特徴とする請求項２に記載の開閉部材駆動装置。
4. 前記出力軸が第１回転方向に回転したときに当該出力軸を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる弾性エネルギーを蓄積する第２アシストばねを備え、
   前記第２アシストばねは、前記第１アシストばねの外周側に配置されたコイル状の第２本体部と、前記第２ばね本体部の前記第１方向の端から突出して前記ケースに係止された第２ケース側係止部と、前記第２ばね本体部の前記第２方向の端から前記第２方向に突出する第２突出部と、を備え、
   前記出力歯車は、前記第２突出部が係止される第２ばね係止部を備えることを特徴とする請求項３に記載の開閉部材駆動装置。
5. 前記出力軸は、樹脂製であり、
   前記基部は、前記歯車固定部と前記挿入部との間に、前記挿入部よりも外径寸法が大きい接続部を備え、
   前記環状部は、前記接続部の前記第１方向の端面の外周縁から前記第１方向に突出しており、
   前記接続部の前記第１方向の端面は、径方向で前記環状部と前記挿入部との間に位置する環状の端面部分に、前記第２方向に延びる穴を、備え、
   前記穴は、前記被軸受部に達していることを特徴とする請求項３または４に記載の開閉部材駆動装置。
6. 前記ケースは、樹脂製であり、
   前記補強部材は、金属製であることを特徴とする請求項３から５のうちのいずれか一項に記載の開閉部材駆動装置。
7. 前記出力軸は、樹脂製の出力軸本体と、前記出力軸本体に同軸に固定された金属製の柱状部材と、を備え、
   前記挿入部は、前記柱状部材の前記第１方向の端部分であることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の開閉部材駆動装置。
8. 請求項１から７うちのいずれか一項に記載の開閉部材駆動装置を有し、
   前記開閉部材は、便蓋であることを特徴とする便蓋開閉ユニット。

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