JP3765385B2 - 負荷部材の位置保持機構およびバルブ駆動装置ならびにバルブ駆動装置の駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、便器に洗浄水を流すための便器洗浄装置の排水バルブの開閉制御を行うバルブ駆動装置等に用いられる負荷部材の位置保持機構およびバルブ駆動装置ならびにバルブ駆動装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タンク内のバルブをモータで開閉駆動することにより、タンク内の洗浄用水を、大・小の２段階のいずれかの量となるように自動で便器に流す自動洗浄水供給装置が種々提案されている。例えば、特開平８−３１１９５６号公報記載の自動洗浄装置の駆動装置は、図６に示すように、ハウジング１０１と、ハウジング１０１内に配置されたモータ１０２と、駆動歯車１０３が固定された出力軸１０４と、モータ１０２の駆動力を駆動歯車１０３に伝達する伝達歯車列１０５と、から主に構成されている。
【０００３】
出力軸１０４は、ハウジング１０１内を貫通してその両側がハウジング１０１から突出するようになっている。この出力軸１０４は、モータ１０２の回転駆動力によって双方向に回転駆動される。出力軸１０４のハウジング１０１から突出している部分の一側には、操作ハンドル（図示省略）が取り付けられている。一方、他端側は、タンク（図示省略）内に突出するようになっており、この突出部分にはタンク内のバルブ（図示省略）が吊り下げられている。
【０００４】
伝達歯車列１０５は、モータ１０２の出力軸１０２ａに固定されたウォーム１０７と噛み合うウォームホイール１０８を一側に形成すると共に、他側に小歯車１０９を形成した伝達歯車１１０と、小歯車１０９に常時係合し小歯車１０９の周囲を公転する遊星歯車１１１と、小歯車１０９と遊星歯車１１１とを互いに回転自在に係合し合うように連結する連結レバー１１２と、から構成されている。
【０００５】
このように構成された駆動装置は、モータ１０２を所定の方向に駆動させると、その駆動力がウォーム１０７からウォームホイール１０８に伝達され、ウォームホイール１０８と小歯車１０９が一体的に、図６における矢示Ａ１方向に回転する。すると、この小歯車１０９に係合している遊星歯車１１１が、小歯車１０９の回転方向（矢示Ａ１）に伴って小歯車１０９の周囲を、矢示Ｂ１方向に公転（移動）し、駆動歯車１０３に係合する。これによって、駆動歯車１０３が、モータ１０２の駆動力を受けて出力軸１０４と一体的に矢示Ｃ１方向に回転し、大洗浄用の洗浄水がタンクより流出するようになっている。なお、このとき、出力軸１０４に吊り下げられたバルブの自重（負荷）又はバネ等の付勢手段により、駆動歯車１０３は、矢示Ｃ２方向に付勢された状態であり、この付勢力に打ち勝ちながらモータ１０２の駆動力によって矢示Ｃ１方向に回転することとなる。
【０００６】
また、この駆動装置は、モータ１０２を逆回転させると、上述した動作とは反対方向に動作する。すなわち、小歯車１０９は、矢示Ａ２方向に回転し、遊星歯車１１１は、矢示Ｂ２方向に公転（移動）して駆動歯車１０３に係合する。これによって、駆動歯車１０３が、モータ１０２の駆動力を受けて出力軸１０４と一体的に逆回転し、小洗浄用の洗浄水がタンクより流出するようになっている。
【０００７】
このように、上述した駆動装置は、遊星歯車１１１がモータ１０２の回転方向に伴って小歯車１０９の周囲を公転し、その回転力を駆動歯車１０３に伝達するようになっているので、モータ１０２の正逆双方向の回転力が出力軸１０４に伝達可能となり、一方向への回転を大洗浄用、他方向への回転を小洗浄用とすることができる。なお、遊星歯車１１１を駆動歯車１０３に係合しない位置に停止させると、モータ１０２と出力軸１０４との関係は断絶される。そのため、出力軸１０４を操作する操作レバー（図示省略）は、モータ１０２に対してフリーとなり、手動で操作レバーを回動させて、大洗浄もしくは小洗浄用の洗浄水を流すことも可能となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の駆動装置においては、駆動制御が複雑で高価なものとなってしまう。すなわち、遊星歯車１１１を公転させて駆動歯車１０３に噛合させ、駆動歯車１０３を所定角度回転させることによりバルブを開放させた後、その開放状態を保持するためにモータ１０２を所定時間停止させ、さらにその後バルブを閉めるためモータ１０２を逆回転させる必要がある。開放させたままでは、洗浄水が流出し続けることとなるためであり、その流出を所定時間後に阻止する必要があるためである。このため、大洗浄／小洗浄のいずれの場合に、モータ駆動、モータ停止及びモータ逆回転という制御をする必要があり、その制御回路が複雑なものとなる。しかも、この制御装置を備えるためのスペースも必要となるため、装置が大型化してしまうという問題も生じる。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、特に複雑な制御装置を必要とせず、簡単な構成で負荷部材の回動位置における位置保持を可能とした負荷部材の位置保持機構およびバルブ駆動装置ならびに駆動方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明の負荷部材の位置保持機構は、駆動源としてのモータと、このモータの駆動力を出力軸に伝達するための伝達歯車列とを有し、出力軸に連結された負荷部材の力に抗して出力軸を回動させた位置にて出力軸を介して負荷部材を位置保持する負荷部材の位置保持機構において、伝達歯車列は、遊星歯車と、この遊星歯車によって駆動される従動歯車とを有し、この従動歯車は、回転中心から半径方向に等距離に形成された歯部で構成される外歯区間と、遊星歯車の公転軌跡に沿った歯部で構成される内歯区間とを備え、遊星歯車が外歯区間と噛合する際にはその噛合位置にて遊星歯車が自転をし、これによって従動歯車を回転させることにより出力軸を回動させると共に、遊星歯車が内歯区間と噛合する際にはその内歯区間を公転しながら移動することによりその移動期間において従動歯車を回転させずに位置保持し、これによって出力軸を介して負荷部材の位置保持を行うことを特徴としている。
【００１１】
上述の発明によれば、遊星歯車と従動歯車の外歯区間とが噛合している間においては、遊星歯車の回転を受けて従動歯車が回転しこれによって出力軸が回転する。また、遊星歯車と従動歯車の内歯区間とが噛合している間においては、遊星歯車が従動歯車の内歯区間に沿って公転移動するため、従動歯車及び出力軸は回転せずに位置保持される。このように構成されているため、特に複雑な駆動制御をすることなく、モータを一方向に駆動するだけで、上述した２つの動作（出力軸の回転、回転後の位置での保持）を行うことができる。加えて、遊星歯車の公転動作を利用して位置保持を行うようにしているため、各部材の動きに無理が無く滑らかな動作となり、不必要な音の発生もない。
【００１２】
また、本発明は、上述の負荷部材の位置保持機構において、遊星歯車が内歯区間と係合した状態からさらに遊星歯車の公転移動を継続することにより、内歯区間との噛合が解除し、これによって負荷部材の位置保持が解除され当該負荷部材が自身に課された負荷によって回動前の位置に戻ることを特徴としている。そのため、特に複雑な駆動制御をすることなく、上述の２つの動作に加えて、さらに３つめの動作となる回動前位置への戻し動作も行うことができる。
【００１３】
また、本発明のバルブ駆動装置は、請求項１または２記載の負荷部材の位置保持機構における出力軸の回動動作を利用してバルブを閉状態から開状態への移行を、負荷部材の位置保持状態を利用してバルブの開状態保持を、それぞれ行うようにしている。そのため、複雑な制御装置が不要なバルブ駆動装置となる。
【００１４】
また、本発明のバルブ駆動装置の駆動方法は、洗浄用水供給用タンクのバルブを開閉するバルブ駆動装置の駆動方法において、駆動源としてのモータと、遊星歯車及び遊星歯車によって駆動される従動歯車とを備えモータの駆動力を出力軸に伝達するための伝達歯車列とを設け、従動歯車は、回転中心から半径方向に等距離に形成された歯部で構成される外歯区間と、遊星歯車の公転軌跡に沿った歯部で構成される内歯区間とを備え、遊星歯車が外歯区間と噛合する際にはその噛合位置にて遊星歯車が自転をし、これによって従動歯車を回転させることにより出力軸を回動させる動作を利用してバルブを閉状態から開状態へ移行する第１の工程と、遊星歯車が内歯区間と噛合する際にはその内歯区間を公転しながら移動することによりその移動期間において従動歯車を回転させずに位置保持する動作を利用してバルブの開状態を保持する第２の工程と、遊星歯車が内歯区間と係合した状態からさらに遊星歯車の公転移動を継続することにより、内歯区間との噛合が解除し、これによって負荷部材の位置保持が解除される動作を利用してバルブを開状態から閉状態へ移行する第３の工程とを有し、モータの駆動開始により第１の工程、第２の工程および第３の工程の順に実施することを１サイクルとし、第３の工程終了後にモータの駆動が停止することを特徴としている。そのため、複雑なモータの駆動制御を不要とし、かつ使用時に不必要な音がせず、しかも駆動開始のスイッチ等をオンするだけで、一連の動作がスムーズに行われる駆動方法となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態における負荷部材の位置保持機構を、洗浄水供給用タンクのバルブを開閉するバルブ駆動装置に組み込んだものとして、図１から図５に基づき以下に説明する。なお、本実施の形態では、負荷部材の位置保持機構をバルブ駆動装置内に組み込んだ例を説明するが、この例に限らず、本発明の負荷部材の位置保持機構は、他の装置、たとえば換気扇のシャッターを駆動するための駆動装置等、負荷部材の引き上げた状態や回動させた状態の位置で位置保持するものに種々適用できるものとなっている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、負荷部材の位置保持機構を内蔵したバルブ駆動装置１は、ケース２と、このケース２内に配置された駆動源としてのモータ３及びモータ３の駆動力を出力軸４に伝達するための伝達歯車列５を有している。そして、ケース２には、ロータンク８の底部近傍に備えられた負荷部材となるバルブ（図示省略）に連結された操作軸６と、この操作軸６を手動で回動させるための操作ハンドル７とが、それぞれ回動自在に支持されている。
【００１７】
操作軸６は、伝達歯車列５の最終段歯車となる従動歯車４０に対して止め輪１０によって軸方向に抜け止めされていると共に、出力軸４に対して回転方向に一体的に動作可能に係合している。なお、後述するように、操作軸６は、出力軸４に対してスライド移動可能で、このスライド移動によって回転方向における係合を外せるようになっている。これについては、後で詳述する。また、操作ハンドル７は、ブッシュ９を介して出力軸４に一体的に固定されている。
【００１８】
本実施の形態の負荷部材の位置保持機構を用いたバルブ駆動装置は、出力軸４と一体的に回動する操作軸６に連結されたバルブの負荷力に抗して出力軸４を回動させることにより、バルブを閉状態から開状態へ移行するものとなっている。この動作により、洗浄タンク内の洗浄水を便器へ供給する。また、その回動位置にて出力軸４を介して操作軸６の回動位置を保持することによりバルブの開状態を保持するものとなっている。この動作により、洗浄タンク内の洗浄水を所定量便器へ供給する。また、モータ３から出力軸４側への駆動力の伝達を断つことにより、バルブの開状態保持の解除を行い、これによってバルブを開状態から閉状態へ移行させるものとなっている。これによって、洗浄タンク内の洗浄水の供給を停止する。
【００１９】
加えて、本実施の形態の位置保持機構を用いたバルブ駆動装置は、上述のバルブの閉状態から開状態への移行を第１の工程とし、開状態保持を第２の工程とし、開状態から閉状態への移行を第３の工程として、これらを第１，２，３の工程の順に実施することを１サイクルとし、第３の工程終了後に、モータ３の駆動を停止して動作初期状態へ戻すように一連の動作を駆動制御される。以下、この動作を実現するための構成について説明する。
【００２０】
ケース２は、所定の深さを備えた略矩形カップ形状のケース本体２１と、ネジ２２によってネジ止め固定された略平板状のケース蓋体２３から構成される。なお、ケース蓋体２３の外周端近傍には、ケース本体２１の解放端側部分に沿ってその内側に当接するガイド壁２３ｂが設けられている。そして、このガイド壁２３ｂをケース本体２１の側壁の内側に当接させながらケース本体２１の内部方向に挿入することにより、ケース本体２１に対するケース蓋体２３の位置決めがなされる。ケース本体２１は、操作軸６を回動自在に支持する筒状部２１ａを有している。また、ケース蓋体２３は、操作ハンドル７を回動自在に支持する筒状部２３ａを有している。なお、ケース本体２１とケース蓋体２３とは、両筒状部２１ａ，２３ａが同軸上となるように一体化される。
【００２１】
このようにして形成されたケース２の外側におけるケース本体２１とケース蓋体２３との境目の部分には、溝２５が形成されている。この溝２５は、ケース本体２１の解放端近傍に径方向外側に突出するように設けられた鍔部２１ｄと、ケース蓋体２３の上述のガイド壁２３ｂより径方向外側に延出された延出鍔部２３ｄとから構成されている。溝２５は、当該バルブ駆動装置１をロータンク８に取り付けるための部位となっており、この溝２５でロータンク８に形成される開口部を挟み込むことにより当該バルブ駆動装置１がロータンク８に取り付けられる。この構成により、ケース２の一部、すなわち図１において右端の部分がロータンク８の外部に突出するようになっている。
【００２２】
なお、モータ３の端子部３ｂには、リード線１３ａの一端が接続され、このリード線１３ａの他端はケース蓋体２３に設けられたリード線引き出し口１４を介してケース２の外側に引き出されている。また、後述するスイッチ５５にはリード線１３ｂの一端が接続され、このリード線１３ｂの他端は、リード線１３ａと同様、ケース蓋体２３に設けられたリード線引き出し口１４を介してケース２の外側に引き出されている。リード線引き出し口１４は、当該バルブ駆動装置１をロータンク８に取り付けた際に、上述したようにロータンク８の外側に突出された部位に配置される。そのため、取付後の各リード線１３ａ，１３ｂの引き回しが容易となる。
【００２３】
駆動源としてのモータ３は、双方向回転可能なものとなっている。このモータ３は、ケース２のケース本体２１内に設けられたモータ収納部２６内に配置され、ケース蓋体２３に形成されたモータ押さえ部２７にその側面を当接させており、これによってケース２内の所定の位置に載置される。このモータ３のモータ出力軸３ａには、伝達歯車列５の初段歯車となるウォーム３１が連結固定されている。
【００２４】
伝達歯車列５は、ウォーム３１と、ウォームホイール３２と、ウォームホイール３２と一体の小ピニオン３２ａに噛合する駆動歯車３３と、この駆動歯車３３に一体の太陽歯車３４と、この太陽歯車３４に噛合しその周囲を公転すると共に自転も可能な遊星歯車３５と、太陽歯車３４と遊星歯車３５とを連結する連結アーム３６と、遊星歯車３５に係脱可能な従動歯車４０とから構成されている。そのため、モータ３が駆動されると、その駆動力がウォーム３１、ウォームホイール３２、駆動歯車３３に伝達され、この駆動歯車３３と一体的に太陽歯車３４が回転する。
【００２５】
なお、連結アーム３６は、一端が上述の駆動歯車３３および太陽歯車３４の回転中心となる軸１５に回転自在に支持されており、他端は半径方向外側に延出されている。また、駆動歯車３３と太陽歯車３４との間には、両歯車３３，３４に摩擦摺動する摩擦摺動板３７が配置されている。この摩擦摺動板３７も、連結アーム３６と同様、一端が軸１５に回転自在に支持されており、他端は半径方向外側に延出されている。これら連結アーム３６および摩擦摺動板３７は、太陽歯車３４に対してグリスの粘性等により摩擦摺動するように構成されている。
【００２６】
摩擦摺動板３７の他端近傍には、ピン３８の下端が固定されている。そして、このピン３８の上端は、連結アーム３６の他端近傍に固定されている。このため、連結アーム３６は、駆動歯車３３および太陽歯車３４の回転に応じて摩擦摺動板３７と一体的に揺動するようになっている。上述した遊星歯車３５は、この連結アーム３６の他端側及び摩擦摺動板３７の他端側にその両端を固定されたピン３８に回転自在に支承されている。そのため、遊星歯車３５は、後述する従動歯車４０の外歯区間４１と噛合している状況以外の場合には、連結アーム３６および摩擦摺動板３７の動作と共に太陽歯車３４の周囲を公転する。また、遊星歯車３５は、従動歯車４０の外歯区間４１と噛合している場合は、その噛合位置にて自転するようになっている。このとき、連結アーム３６および摩擦摺動板３７は、太陽歯車３４に対して滑るようになっており、公転（揺動）はなされないようになっている。
【００２７】
従動歯車４０は、図２に示す状態時において、上述した遊星歯車３５と係合可能な位置に配置される外歯区間４１と、この外歯区間４１の周方向における両側にそれぞれ配置された内歯区間４２ａ，４２ｂと、外歯区間４１と内歯区間４２ａとの切り換えを滑らかにするための切り換え区間４３ａと、外歯区間４１と内歯区間４２ｂとの切り換えを滑らかにするための切り換え区間４３ｂとを備えている。なお、図２に示す状態は、後述するように、本実施の形態のバルブ駆動装置１が一連の動作を終了しモータ３の駆動が停止する原点位置を示している。
【００２８】
外歯区間４１は、その回転中心から半径方向に等距離に形成された歯部で構成されたものとなっている。外歯区間４１は、図２に示す原点位置状態において、その円弧の一部が上述の遊星歯車３５の回転軌跡上に完全に交差するように配置されている。この構成により、遊星歯車３５は、図２において矢示Ｘ１方向に公転する場合、自らの公転軌跡とこの原点位置状態における外歯区間４１との交点Ａ１にて外歯区間４１と噛合し、かつ、これ以上の矢示Ｘ１方向への移動を従動歯車４０によって阻止される（図３参照）。このため、図３に示すように、遊星歯車３５は、この交点Ａ１にて外歯区間４１と噛合した状態で自転し、これによって従動歯車４０が矢示Ｙ１方向に回転するようになっている。そして、この回転動作に伴って、従動歯車４０と出力軸４とが一体的に回転し、操作軸６に連結されたバルブを閉状態から開状態へ動作させる。なお、本実施の形態では、この矢示Ｙ１方向への回転を利用して、洗浄タンク内の洗浄水を大量に便器に供給し、これを大洗浄用とする。
【００２９】
一方、遊星歯車３５は、図２において矢示Ｘ２方向に公転する場合、自らの公転軌跡とこの原点位置状態における外歯区間４１との交点Ａ２にて外歯区間４１と噛合し、かつ、これ以上の矢示Ｘ２方向への移動を従動歯車４０によって阻止される（図示省略）。このため、遊星歯車３５は、この交点Ａ２にて外歯区間４１と噛合した状態で自転し、これによって従動歯車４０が矢示Ｙ２方向に回転するようになっている。そして、この回転動作に伴い、従動歯車４０と出力軸４とが一体的に回転し、操作軸６に連結されたバルブを閉状態から開状態へ動作させる。なお、本実施の形態では、この矢示Ｙ２方向への回転を利用して、洗浄タンク内の洗浄水を少量便器に供給し、これを小洗浄用とする。
【００３０】
また、上述した外歯区間４１の周方向両側に配置された内歯区間４２ａ，４２ｂは、遊星歯車３５の公転軌跡に沿った歯部で構成されたものとなっている（図４参照）。内歯区間４２ａは、上述の図２に示す原点位置状態から遊星歯車３５が矢示Ｘ１方向に公転し、外歯区間４１と噛合して自転し、これによって従動歯車４０が矢示Ｙ１方向に回転すると、遊星歯車３５と噛合し始めるものとなっている。この噛合時、内歯区間４２ａは、遊星歯車３５の公転軌跡に沿って形成されているため、遊星歯車３５の矢示Ｘ１方向への公転を阻止しない。したがって、遊星歯車３５は、内歯区間４２ａと噛合し始めると、内歯区間４２ａに沿って公転移動を再開する（図４中矢示Ｚ１参照）。
【００３１】
このように遊星歯車３５が、従動歯車４０の内歯区間４２ａに噛合しながら公転移動する間、従動歯車４０はそれ以上は回転せず逆にこの公転移動に伴って原位置方向に徐々に戻される。この従動歯車４０が、後述するように、バネ５０によって原位置方向に付勢されているためである。したがって、この遊星歯車３５の公転移動の間、従動歯車４０はバルブを開放しきった状態から少しずつ原位置に戻されながらも開放状態を維持するように動作する。
【００３２】
そして、遊星歯車３５が内歯区間４２ａの所定位置まで移動すると、遊星歯車３５とこの内歯区間４２ａとの噛合が解除する。なお、この噛合が解除される位置は、内歯区間４２ａのうちのどこでも良い。すなわち、終点部分でなくても良い。本実施の形態では、噛合が解除される位置を内歯区間４２ａの終点部分ではなく途中位置とし、遊星歯車３５と実際には噛合しない余分な歯部を内歯区間４２ａの噛合解除位置以降の部分に設けている。
【００３３】
上述した遊星歯車３５と内歯区間４２ａとの噛合解除によって、バルブの負荷力と付勢力により操作軸６は回動前の元の位置（図２及び図３参照）に戻る。なお、遊星歯車３５は、この噛合が解除した後も、後述するスイッチ５５が連結アーム３６に設けられた凸部３６ａによって切り換えられてモータ３の駆動が停止するまで公転し続ける。
【００３４】
一方、内歯区間４２ｂは、上述の図２に示す原点位置状態から遊星歯車３５が矢示Ｘ２方向に公転し、外歯区間４１と噛合して自転し、これによって従動歯車４０が矢示Ｙ２方向に回転すると、遊星歯車３５と噛合し始めるものとなっている。この噛合時、内歯区間４２ｂは、上述の内歯区間４２ａと同様、遊星歯車３５の公転軌跡に沿って形成されているため、遊星歯車３５の矢示Ｘ２方向への公転を阻止しない。したがって、遊星歯車３５は、内歯区間４２ｂと噛合し始めると、内歯区間４２ｂに沿って公転移動を再開する。
【００３５】
このように遊星歯車３５が、従動歯車４０の内歯区間４２ｂに噛合しながら公転移動する間、従動歯車４０はそれ以上は回転せず逆にこの公転移動に伴って原位置方向に徐々に戻される。この従動歯車４０が、後述するように、バネ５０によって原位置方向に付勢されているためである。したがって、この遊星歯車３５の公転移動の間、従動歯車４０はバルブを開放しきった状態から少しずつ原位置に戻されながらも開放状態を維持するように動作する。
【００３６】
そして、遊星歯車３５が内歯区間４２ｂの所定位置まで移動すると、遊星歯車３５とこの内歯区間４２ｂとの噛合が解除する。なお、この噛合が解除される位置は、内歯区間４２ｂのうちのどこでも良い。すなわち、終点部分でなくても良い。本実施の形態では、噛合が解除される位置を内歯区間４２ｂの終点部分ではなく途中位置とし、遊星歯車３５と実際には噛合しない余分な歯部を内歯区間４２ｂの噛合解除位置以降の部分に設けている。
【００３７】
上述した遊星歯車３５と内歯区間４２ａとの噛合解除によって、バルブの負荷力と付勢力により操作軸６は回動前の元の位置（図２及び図３参照）に戻る。なお、遊星歯車３５は、この噛合が解除した後も、後述するスイッチ５５が連結アーム３６に設けられた凸部３６ａによって切り換えられてモータ３の駆動が停止するまで公転し続ける。
【００３８】
なお、上述したように、外歯区間４１と内歯区間４２ａとの間には、その噛合の切り換えを滑らかにするための切り換え区間４３ａが設けられている。この切り換え区間４３ａは、回転半径および回転モジュールならびに歯数等が適宜設定されたものとなっており、切り換えを滑らかにすると共に、噛合の外れを防止するものとなっている。また、外歯区間４１と内歯区間４２ｂとの間には、その切り換えを滑らかにするための切り換え区間４３ｂが設けられている。その役割等は、もう一つの切り換え区間４３ａと同様である。
【００３９】
そして、上述の従動歯車４０の回転中心位置には、この従動歯車４０に対して一体回転可能に係合されていると共に、外力Ｘ（図１参照）によって軸方向に移動可能で、かつこの移動によって従動歯車４０との係合が解除可能となっている出力軸４が配置されている。この出力軸４は、上述の操作軸６に対し回転方向において一体的に動作するように連結されている。このため、従動歯車４０と出力軸４とが一体化している状況下においては、モータ３の駆動力が上述の伝達歯車列５を介して出力軸４に伝達されると、その駆動力が操作軸６にも伝達されるようになっている。
【００４０】
従動歯車４０の構成について、さらに詳述する。
【００４１】
従動歯車４０の一側の面には、具体的には操作ハンドル７側の面（図１において右側の面）に、操作ハンドル７側に延出された円筒部４５が設けられている。なお、円筒部４５の内周面は、円筒面に形成されている。この円筒部４５の内周側に形成された凹部は、歯車面を超えてさらに深い凹部になっている。そして、その歯車面より深い部位、すなわちこの凹部の底面側の部位は、その内周面が小判型形状となっている。この小判型形状の内周面は、出力軸４の小判型鍔部５１と回転方向において係合する一方、軸方向においては係合しない。そのため、出力軸４を操作ハンドル７側へ図１において矢示Ｘ方向に手動等で引っ張ると、出力軸４は軸方向にスライド移動する。これによって、出力軸４の小判型鍔部５１が円筒状の内周面を備えた円筒部４５側に引き出され、出力軸４は従動歯車４０に対してフリーとなり自在に回転可能となる。
【００４２】
この構成は、上述の遊星歯車３５と従動歯車４０とが噛合した状態時に停電等が発生し、その状態でモータ３の駆動が停止してしまった場合に、遊星歯車３５と従動歯車４０との噛合を解除し、出力軸４をモータ３側に対してフリーにすることで、手動等でバルブを閉じることができるようにするためのものである。このように手動等でバルブを閉じることができるように構成しないと、停電等が発生した際に洗浄水が流れ続けてしまう不具合が生じるからである。
【００４３】
また、上述の円筒部４５の内側には、一端が従動歯車受け溝２８の底面に当接し、他端が出力軸４の小判型鍔部５１に当接しているコイルバネ６０が配置されている。このコイルバネ６０は、小判型鍔部５１を操作軸６側に付勢することにより出力軸４全体を操作軸６側に付勢している。この構成は、停電等が発生し上述したように手動等でバルブを閉じた後にモータ３の再駆動をした場合、遊星歯車３５と従動歯車４０との噛合が外れ、従動歯車４０が後述する回転復帰手段となるバネ５０によって回転初期位置に復帰した際に、出力軸４を軸方向にスライドさせて出力軸４の小判型鍔部５１を従動歯車４０の小判型形状の内周にはめ込むためのものである。
【００４４】
すなわち、出力軸４は、回転方向において操作軸６と一体となっているため、図１における矢示Ｘ方向に引っ張った後、フリーにしておけばバルブの負荷によって操作軸６と共に初期の回転位置に保持される。この出力軸４の初期の回転保持位置と従動歯車４０の回転初期位置とが重なると、両者の小判型形状が一致するため、上述のコイルバネ６０の付勢力によって出力軸４が従動歯車４０側に押し込まれて両者が回転方向において係合し、その後は回転方向において一体となる。すなわち、上述のコイルバネ６０は、従動歯車４０の回転初期位置と出力軸４の回転初期位置とが一致した際に、出力軸４をスライド移動させて両者を係合復帰させるスライド復帰手段となっている。
【００４５】
一方、従動歯車４０の他側の面、具体的には操作軸６側の面（図１において左側の面）には、この従動歯車４０を回転初期位置に回転復帰させる付勢手段となるバネ５０を収納するバネ収納部４８が設けられている。このバネ収納部４８は、回転中心部側に形成された軸方向寸法の長い長円筒部４８ａと、この長円筒部４８ａの半径方向外側に配置され軸方向寸法が短くしかも略半円状に形成された短半円筒部４８ｂとによって形成された溝で構成されている。なお、長円筒部４８ａの先端部分は、ケース２の筒状部２１ａの内部に形成された従動歯車受け用段部２９に当接している。従動歯車４０は、上述した筒状部４５の先端部分およびこの長円筒部４８ａの先端部分によって、軸方向両端がケース２に当接される構成となっており、これによって軸方向に位置規制されている。
【００４６】
また、短円筒部４８ｂの半径方向内側には、この短半円筒部４８に沿うようにケース２に形成されたバネ係止用壁１６が配置されている（図５参照）。バネ５０は、長円筒部４８ａに摩擦摺動可能に巻回され、かつ一端が半径方向外側に延出されている。図５（Ａ）に示すように、このバネ５０の延出部５０ａは、短半円筒部４８ｂおよびバネ係止用壁１６の開口部の一側に当接している。また、バネ５０の他端も半径方向外側に延出され、この延出部５０ｂが短半円筒部４８ｂおよびバネ係止用壁１６の開口部の他側に当接している。
【００４７】
このように構成されたため、図５（Ｂ）に示すように、従動歯車４０が矢示Ｙ１方向に回転すると、バネ５０の一端の延出部５０ａはバネ係止用壁１６の開口部の一側にその回動を規制され、他端の延出部５０ｂは回転する短半円筒部４８ｂの開口部の他側に押されて回動する。これによって、バネ５０には、従動歯車４０をその回転方向（矢示Ｙ１方向）とは逆の方向（矢示Ｙ２方向）へ回動させようとする付勢力が発生する。
【００４８】
また、図５（Ｃ）に示すように、従動歯車４０が矢示Ｙ２方向に回転すると、バネ５０の他端の延出部５０ｂはバネ係止用壁１６の開口部の他側にその回動を規制され、一端の延出部５０ａは回転する短半円筒部４８ｂの開口部の一側に押されて回動する。これによって、バネ５０には、従動歯車４０をその回転方向（矢示Ｙ２方向）とは逆の方向（矢示Ｙ１方向）へ回動させようとする付勢力が発生する。
【００４９】
上述したように構成されたため、従動歯車４０は、出力軸４に対して回転方向にフリーとなった場合は上述のバネ５０の付勢力によって回転初期位置に復帰するようになっている。なお、従動歯車４０は、遊星歯車３５が噛合しておらず、モータ３に対してフリーでかつ操作軸６と一体回転可能な状態となっている場合は、操作軸６に連結されたバルブの負荷により操作軸６と一体的に回転し、これによって回転初期位置に復帰するようになっている。
【００５０】
次に、バルブ駆動装置１が、バルブ閉状態から開放、この開放状態の保持及び開放状態から再び閉状態へという一連の動作が終了した後に、モータ３の駆動を停止するスイッチ５５について説明する。
【００５１】
スイッチ５５は、図示しない制御回路にそれぞれ連結された弾性のある可動スイッチ片５５ａと固定スイッチ片５５ｂから構成されている。このスイッチ５５は、可動スイッチ片５５ａと固定スイッチ片５５ｂが接触している状態をオン、接触していない状態をオフとしている。可動スイッチ片５５ａの先端部分は、上述した連結アーム３６に形成された凸部３６ａの回転軌跡上に配置されている。そのため、上述した駆動歯車３３および太陽歯車３４の回転により連結アーム３６の他端側が回動し、凸部３６ａが可動スイッチ片５５ａを固定スイッチ５５ｂから引き離すように押し込むとスイッチ５５が切り換わり、それまで駆動されていたモータ３が停止するようになっている。なお、この状態を示したのが、図２であり、この状態を遊星歯車３５の原点位置としている。このように、遊星歯車３５が原点位置にある状態は、上述したバルブは閉状態となっており、このバルブ駆動装置１自体の回動初期位置ともなっている。
【００５２】
なお、本実施の形態では、遊星歯車３５に噛合する噛合歯部２０が、ケース２の内壁であって遊星歯車３５の回転軌跡上となる位置に形成されている。この噛合歯部２０は、遊星歯車３５が上述の連結アーム３６の揺動により原点位置に戻る際にこの遊星歯車３５に噛合し、遊星歯車３５に回転トルクを与えることにより公転を促すものとなっている。そして、このように遊星歯車３５の公転を促すことにより、連結アーム３６の揺動動作を確実なものとなり、この結果、連結アーム３６の凸部３６ａで可動スイッチ片５５ａを確実に押し込むことが可能となる。この構成は、遊星歯車３５を原点位置まで確実に動作させ、連結アーム３６の凸部３６ａで確実にスイッチ５５の切り換えをするためのものである。
【００５３】
なお、本実施の形態では、遊星歯車３５は上述の従動歯車４０の内歯区間４２ａ，４２ｂとの噛合が外れた後、原点位置手前でケース２の噛合歯部２０に噛合するまでの間、いずれの部材にも干渉しない。そのため、この間、遊星歯車３５は回転せずに公転のみする。したがって、この間の動作は、遊星歯車３５によるトルクロスが発生せず、その公転動作は非常に早い。したがって、遊星歯車３５と内歯区間４２ａ，４２ｂの噛合が外れてバルブが開から閉に切り換わった後の状態から、遊星歯車３５が原点位置まで移動してスイッチ５５を切り換えモータ３の駆動を停止させるまでの動作時間は非常に早いものとなっており、節電効果も期待できる。
【００５４】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに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において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施の形態のバルブ駆動装置では、モータ３を双方向回転可能とし、その双方向回転をそれぞれバルブの開閉駆動に利用するようにしたが、モータ３は一方向回転のみ可能としても良く、また双方向回転としその一方の回転のみをバルブの開閉駆動に利用するようにしても良い。なお、その場合、上述の実施の形態のように、従動歯車４０の外歯区間４１の両側に内歯区間４２ａ，４２ｂを備える必要はなく、内歯区間はどちらか一方とすればよい。
【００５５】
また、上述の実施の形態では、遊星歯車３５が回転初期位置に復帰した際に、連結アーム３６に設けられた凸部３６ａが可動スイッチ片５５ａを押圧することにより、スイッチ５５を切り換えてモータ３の駆動を停止させるように構成したが、スイッチ５５は特にこのようなメカニカルスイッチとしなくても良い。すなわち、例えば、光センサーを用い、連結アーム３６や遊星歯車３５に設けられた遮蔽物がその光センサーを横切ることによりスイッチが切り換わるような構成としても良い。
【００５６】
なお、上述の実施の形態では、連結アーム３６の凸部３６ａにより可動スイッチ５５ａを固定スイッチ片５５ｂから確実に引き離すためのトルクを稼ぐ目的で、遊星歯車３５に噛合する噛合歯部２０をケース２の内壁に設けたが、可動スイッチ５５ａのバネ強度等によっては噛合歯部２０は不要とすることができる。また、上述したようにメカニカルスイッチを不要とする場合は、可動スイッチ片５５ａを押圧しスイッチ５５を確実に切り換えるためのトルクを稼ぐ必要がないため、当然ながら噛合歯部２０を不要とすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の負荷部材の位置保持機構によれば、モータと出力軸間に配置される伝達歯車列に、遊星歯車と従動歯車とを備え、この従動歯車に外歯区間と内歯区間とを設けることにより、遊星歯車が外歯区間と噛合する際に出力軸を回動させ、遊星歯車が内歯区間と噛合する際に出力軸の回転位置における位置保持を行うことを特徴としている。このように構成されているため、特に複雑な駆動制御をすることなく、モータを一方向に駆動するだけで、上述した３つの動作（出力軸の回転、回転後の位置での保持及び位置保持の解除）を行うことができる。また、位置保持時において、各部材がスムーズに動作した状態を維持しているため、不必要な衝突音等の音の発生もない。
【００５８】
また、本発明のバルブ駆動装置は、上述の負荷部材の位置保持機構における出力軸の回動動作を利用してバルブを閉状態から開状態への移行を、負荷部材の位置保持状態を利用してバルブの開状態保持を、それぞれ行うようにしている。そのため、複雑な制御装置が不要で、かつ使用時に不必要な音のしないバルブ駆動装置となる。
【００５９】
また、本発明のバルブ駆動装置の駆動方法は、上述の位置保持機構における出力軸の回動動作を利用してバルブを閉状態から開状態へ移行する第１の工程と、負荷部材の位置保持状態を利用してバルブの開状態を保持する第２の工程と、負荷部材の位置保持解除を利用してバルブを開状態から閉状態へ移行する第３の工程とを有し、モータの駆動開始により第１の工程、第２の工程および第３の工程の順に実施することを１サイクルとし、第３の工程終了後にモータの駆動が停止するようになっている。そのため、複雑なモータの駆動制御を不要とし、かつ使用時に不必要な音がせず、しかも駆動開始のスイッチ等をオンするだけで、一連の動作がスムーズに行われる駆動方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における負荷部材の位置保持機構を用いたバルブ駆動装置の全体を示した縦断面図である。
【図２】図１のバルブ駆動装置の要部を示す平面図で、ケース蓋体を外した状態を示した図である。
【図３】図２の状態からモータを駆動して遊星歯車を所定位置まで公転させ、遊星歯車が従動歯車の外歯区間との噛合を開始した状態を示した動作説明図である。
【図４】図３の状態からさらにモータを駆動して遊星歯車をその所定位置にて自転させ、遊星歯車が従動歯車の内歯区間との噛合を開始した状態を示した動作説明図である。
【図５】図１に示したバルブ駆動装置の従動歯車の回動時における出力軸と一体の操作軸と回転復帰部材との関係を示した図で、（Ａ）は回転初期位置における動作状態を、（Ｂ）は（Ａ）から矢示Ｙ１方向に従動歯車が回動した動作状態を、（Ｃ）は（Ａ）から矢示Ｙ２方向に従動歯車が回動した動作状態をそれぞれ示した図である。
【図６】従来の自動洗浄装置の駆動装置を示した内部構造図である。
【符号の説明】
１ バルブ駆動装置
３ モータ
４ 出力軸
５ 伝達歯車列
３５ 遊星歯車
４０ 従動歯車
４１ 外歯区間
４２ａ，４２ｂ 内歯区間
４３ａ，４３ｂ 切り換え区間

Claims (4)

1. 駆動源としてのモータと、このモータの駆動力を出力軸に伝達するための伝達歯車列とを有し、上記出力軸に連結された負荷部材の力に抗して上記出力軸を回動させた位置にて上記出力軸を介して上記負荷部材を位置保持する負荷部材の位置保持機構において、上記伝達歯車列は、遊星歯車と、この遊星歯車によって駆動される従動歯車とを有し、この従動歯車は、回転中心から半径方向に等距離に形成された歯部で構成される外歯区間と、上記遊星歯車の公転軌跡に沿った歯部で構成される内歯区間とを備え、上記遊星歯車が上記外歯区間と噛合する際にはその噛合位置にて上記遊星歯車が自転をし、これによって上記従動歯車を回転させることにより上記出力軸を回動させると共に、上記遊星歯車が上記内歯区間と噛合する際にはその内歯区間を公転しながら移動することによりその移動期間において上記従動歯車を回転させずに位置保持し、これによって上記出力軸を介して上記負荷部材の位置保持を行うことを特徴とする負荷部材の位置保持機構。
2. 前記遊星歯車が前記内歯区間と係合した状態からさらに前記遊星歯車の公転移動を継続することにより、前記内歯区間との噛合が解除し、これによって前記負荷部材の位置保持が解除され当該負荷部材が自身に課された負荷によって回動前の位置に戻ることを特徴とする請求項１記載の負荷部材の位置保持機構。
3. 洗浄用水供給用タンクのバルブを開閉するバルブ駆動装置において、請求項１または２記載の負荷部材の位置保持機構における前記出力軸の回動動作を利用して上記バルブを閉状態から開状態への移行を、前記負荷部材の位置保持状態を利用して上記バルブの開状態保持をそれぞれ行うようにしたことを特徴とするバルブ駆動装置。
4. 洗浄用水供給用タンクのバルブを開閉するバルブ駆動装置の駆動方法において、駆動源としてのモータと、遊星歯車及び遊星歯車によって駆動される従動歯車とを備え上記モータの駆動力を出力軸に伝達するための伝達歯車列とを設け、上記従動歯車は、回転中心から半径方向に等距離に形成された歯部で構成される外歯区間と、上記遊星歯車の公転軌跡に沿った歯部で構成される内歯区間とを備え、上記遊星歯車が上記外歯区間と噛合する際にはその噛合位置にて上記遊星歯車が自転をし、これによって上記従動歯車を回転させることにより上記出力軸を回動させる動作を利用して上記バルブを閉状態から開状態へ移行する第１の工程と、上記遊星歯車が上記内歯区間と噛合する際にはその内歯区間を公転しながら移動することによりその移動期間において上記従動歯車を回転させずに位置保持する動作を利用して上記バルブの開状態を保持する第２の工程と、上記遊星歯車が上記内歯区間と係合した状態からさらに上記遊星歯車の公転移動を継続することにより、上記内歯区間との噛合が解除し、これによって上記負荷部材の位置保持が解除される動作を利用して上記バルブを開状態から閉状態へ移行する第３の工程とを有し、上記モータの駆動開始により上記第１の工程、上記第２の工程および上記第３の工程の順に実施することを１サイクルとし、上記第３の工程終了後に上記モータの駆動が停止することを特徴とするバルブ駆動装置の駆動方法。

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