JP4397018B2 - 便座・便蓋の電動開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、洋式便器における便座・便蓋の電動開閉装置に係り、特にトルクリミッタ機構を有しつつ、小型、軽量な電動開閉装置に関するものである。

従来の、便座や便蓋もしくはその両者を電動にて開閉する便座・便蓋の電動開閉装置に関しては、正逆に回転する駆動モータと回転軸が減速歯車列により連結されており、便座・便蓋を使用者が操作する等により発生する過大な力が回転軸を介して減速歯車に働く構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
このような場合、過大な力にも耐えうる歯車強度を持つ設計とする必要が有り、大きな減速歯車列を必要とするため装置が大きくなったり、高強度の材料を用いるため装置の重量が重くなっていた。従って、小型化、軽量化を要求されている温水洗浄便座等に用いる際には不便であるという問題があった。

また、トルクリミッタ機構の部品を、減速歯車列を構成する部品や便座・便蓋に駆動力を伝達するための回転軸と一体で構成すると、減速歯車列を構成する部品や便座・便蓋に駆動力を伝達するための回転軸は複雑形状であるため、摩擦面を高硬度にすることが困難であるという問題があった。
特開平１１−２１６０８３号公報（第１図）

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することにより便座・便蓋の電動開閉装置を小型化・軽量化するためのものである。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記減速歯車列の最終段側に配するとともに前記摩擦面となる部材と前記減速歯車列の最終段とを別部材で構成したことにより、前記減速歯車列の最終段の形状が複雑であっても、高硬度の摩擦面を持つトルクリミッタ機構を構成することが可能となり、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とし、前記トルクリミッタ機構を、ばね性を持つ構造により、金属を摩擦面となる別部材に押付ける構成とするとともに、前記摩擦面を持つ別部材を金属で製作し、かつ、前記摩擦面を持つ別部材の表面硬度を、前記押付ける金属の表面硬度以上としたことにより、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とした。表面硬度を前記押付ける金属の表面硬度以上にするために、加工硬化、熱処理、表面処理を行なう方法がある。

また、請求項２記載の発明によれば、便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記回転軸側に配するとともに、前記摩擦面となる部材と前記回転軸とを別部材で構成したことにより、前記回転軸の形状が複雑であっても、高硬度の摩擦面を持つトルクリミッタ機構を構成することが可能となり、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とし、前記トルクリミッタ機構を、ばね性を持つ構造により、金属を摩擦面となる別部材に押付ける構成とするとともに、前記摩擦面を持つ別部材を金属で製作し、かつ、前記摩擦面を持つ別部材の表面硬度を、前記押付ける金属の表面硬度以上としたことにより、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とした。表面硬度を前記押付ける金属の表面硬度以上にするために、加工硬化、熱処理、表面処理を行なう方法がある。

また、請求項３記載の発明によれば、前記減速歯車列の最終段を、前記摩擦面を持つ別部材より軟らかい材料で構成するとともに前記減速歯車列の最終段と摩擦面を持つ別部材とに径方向の凹凸を構成し、前記凹凸同士が周方向で干渉する寸法としたことにより、駆動モータが正逆方向に回転してもバックラッシ無くトルクを伝達するトルクリミッタ機構を構成することが可能となり、動作フィーリングが低下せずに安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とした。前記摩擦面を持つ別部材と径方向で干渉している前記減速歯車列の最終段が、前記摩擦面を持つ別部材の形状に沿って変形することにより、径方向のがたを生じることが無く、バックラッシ無くトルクを伝達するトルクリミッタ機構を構成することが可能となる。

また、請求項４記載の発明によれば、前記回転軸を、前記摩擦面を持つ別部材より軟らかい材料で構成するとともに前記回転軸と摩擦面を持つ別部材とに径方向の凹凸を構成し、前記凹凸同士が周方向で干渉する寸法としたことにより、駆動モータが正逆方向に回転してもバックラッシ無くトルクを伝達するトルクリミッタ機構を構成することが可能となり、動作フィーリングが低下せずに安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することを可能とした。前記摩擦面を持つ別部材と径方向で干渉している前記回転軸が、前記摩擦面を持つ別部材の形状に沿って変形することにより、径方向のがたを生じることが無く、バックラッシ無くトルクを伝達するトルクリミッタ機構を構成することが可能となる。

本発明によれば、安定したトルクで作動するトルクリミッタ機構を構成することにより、前記減速歯車列は過大な力に耐えうる設計にする必要が無くなり、便座、便蓋それぞれの電動開閉装置の小型化、軽量化、コストダウン等を図ることができるという効果がある。

本発明をより詳細に説明するために、添付図面にしたがって説明する。

図１は本発明の便座・便蓋の電動開閉装置を内蔵した便座装置１０の斜視図、図２は便座・便蓋の電動開閉装置の取付け位置を説明する為の分解斜視図、図３は便座用電動開閉装置３０を内蔵した便座装置１０の断面図、図４は便蓋用電動開閉装置１３０を内蔵した便座装置１０の断面図である。
図において、便器本体１の背部側のリムの上面を利用して暖房便座装置１０のケーシング１１を固定し、このケーシング１１前側中央に凸収納部１１ａを形成し、この収納部１１ａの側壁１１ｂに便座用電動開閉ユニット３０、便蓋用電動開閉ユニット１３０を取付け、該電動開閉ユニット３０、１３０に便座１２及び便蓋１３を夫々取付けている。

便座１２及び便蓋１３には、夫々の基端部に連結部１２ａ、１３ａ及び回動部１２ｂ、１３ｂを設けており、連結部１２ａは後述するアシストユニット８０を介して便座用電動開閉ユニット３０の出力軸である回転軸４０に回動不能に連結され、連結部１３ａは、便蓋用電動開閉ユニット１３０の出力軸１４０に連結した回転軸５０に対し夫々回動不能に連結される。また、回動部１２ｂ、１３ｂは、便座１２及び便蓋１３を開閉可能に支持するための支持軸５０ａ（回転軸５０の中途部に形成）、８１ａ（回転軸４０に連結した連結軸８１の先端部８１ａ）に対し夫々回動可能に連結される。なお図中１５０は電動開閉ユニット３０、１３０を駆動するための駆動回路及びその回路を保護するためのポッティングケースである。

図５に便座用電動開閉ユニット３０の分解斜視図、図６に駆動モータ組品Ａの分解斜視図、図７に遊星歯車組品Ｂの分解斜視図、図８に便座用電動開閉ユニットのケーシング３１ｂを外した状態での平面図、図９にアシストユニット８０の分解斜視図を示す。なお、図８の各歯車の歯数及び歯形状は実際のものとは異なる。

図示するように、電動開閉ユニット３０は、外郭を形成するケーシング３１（主ケース３１ａ及び蓋ケース３１ｂで構成）、駆動モータ組品Ａ（図５に示すように駆動モータ組品Ａは、ＤＣブラシモータ等により構成される駆動モータ３２、駆動モータ３２の出力軸３２ａに圧入固定される小歯車３２ｂ、駆動モータ３２にネジ等を用いて固定される第１歯車固定用スペーサ３３、小歯車３２ｂと噛み合う大歯車３４ａ及び次段へ動力を伝達する為の小歯車３４ｂを有する第１歯車３４、第１歯車３４の回動軸３５、スペーサ３３に固定される第1歯車３４の軸受３６から構成される。

なお、大歯車３４ａ表面（駆動モータ側）にはリング状磁石３４ｃを接着或いはかしめ等で一体化する。）、小歯車３４ｂと噛み合う大歯車３７ａ及び次段へ動力を伝達する為の小歯車３７ｂを有する第２歯車３７、小歯車３７ｂと噛み合う大歯車３８ａ及び次段へ動力を伝達する為の太陽歯車３８ｂを有する第３歯車３８、遊星歯車組品Ｂとで構成される。遊星歯車組品Ｂは図６に示すように、回転軸４０、回転軸４０に固定され便座１２の回転位置を検出するためのリング状磁石６１、設定以上の荷重が回転軸４０にかかった場合にキャリア６３に荷重を伝達しないためにトルクリミッターとして機能するトレランスリング６２、キャリア６３と係合しトレランスリング６２を介して回転軸４０に連結されるブッシュ１６０、キャリア６３に設けた遊星軸６３ａに回動自在に取付けられる遊星歯車６４、遊星歯車６４のスラスト方向の動きを規制する軸受６５と、遊星歯車６４と噛み合う内歯車６６、ケーシング３１ａに遊星歯車機構を回動不能に固定する為の取付スペーサ６７とで構成される。

ブッシュ１６０は熱処理、表面処理を行なうことにより硬度を高く設定してもよい。
図７のブッシュ１６０にはフランジ１６０ｂ、１６０ｃがあり、トレランスリング６２がずれることを規制する。

次に電動開閉ユニット３０の組み立て手順について図を用いて説明する。
図６に示すように駆動モータ組品Ａの組み立ては以下の手順で行われる。まずスペーサ３３の軸受孔３３ａに軸３５の一端を差込み、軸３５に第１歯車３４を挿入し、軸受３６の軸孔３６ａに軸３５の他端を、位置決め孔３６ｂに位置決めボス３３ｂを挿入し固定孔３６ｃ、３６ｃにセルフタッピングネジ（図示無）を挿入固定し、スペーサ３３に設けた下孔３３ｃにねじ込むことで、スペーサ３３、第１歯車３４、軸３５及び軸受３６を一体化し、更に駆動モータ３２の出力軸３２ａ及び小歯車３２ｂをスペーサ３３の貫挿孔３３ｅから第１歯車３４と小歯車３２ｂとの噛み合いに注意しながら貫挿し、ネジ挿通孔３６ｄ（軸受３６）、固定孔３３ｄ（スペーサ３３）からネジを差込み、駆動モータ３２に設けたネジ孔３２ｃにネジ込むことで組み立て完了する。

図７に示すように遊星歯車組品Ｂの組み立ては以下の手順で行われる。
まずキャリア６３の溝６３ｅとブッシュ１６０の突起１６０ｄの位置を合わせて係合する。次にキャリア６３に設けた遊星軸６３ａに遊星歯車６４を装着し、内歯車６６を遊星歯車６４との嵌め合いに注意しながら装着する。次に軸受６５に設けた軸受凹部６５ａに軸６３ａの終端部を装着し、遊星歯車６４の動作領域を確保するためにキャリア６３に設けた締結スペーサ６３ｂの細径円筒部６３ｃを軸受６５に設けた貫通孔６５ｂに挿通しカシメることでキャリア６３、遊星歯車６４、軸受６５及び内歯車６６を一体化する（以下この一体化したものを『遊星歯車機構』という）。

この遊星歯車機構の出力軸６３ｄの外周にトレランスリング６２を嵌装し、内歯車６６の外周に所定間隔をおいて形成した回動防止用の複数の凹溝６６ａと略同一形状の凸部６７ｅ（図８参照）を有するスペーサ６７を内歯車６６に外装し、スペーサ６７の開孔６７ｂから出力軸６３ｄを突出させた状態で、回転軸４０の後端に設けた連結孔４０ａ内にトレランスリング６２の外周を嵌着することで遊星歯車組品Ｂの組み立ては完了する。なお回転軸４０のフランジ４０ｂには予めリング状の磁石６１（Ｎ−Ｓが２つ形成されているもの）を止め輪等を用いて一体化しておく。またスペーサ６７の奥側には後述するエリア検出回路７１を保護する保護ブロック６７ｃを一体に設け、６７ｃの表面には配線処理用リブ６７ｄを設ける。

次にユニットの組み立て手順を図５を用いて説明する。
磁石３４ｃの磁力を検知するホールＩＣ７０ａを搭載した回転検出回路７０の取付孔７０ｂにセルフタッピングネジ（図示無）を挿入し、ケーシング３１ａに設けた取付ボスの下孔３１ｅにネジ固定することでケーシング３１ａと回転検出回路７０を一体化する。次に、磁石６１の磁力を検知するホールＩＣ７１ａ、７１ｂを搭載したエリア検出回路７１の取付孔７１ｃにセルフタッピングネジ（図示無）を挿入し、ケーシング３１ａに設けた取付ボスの下孔３１ｆにネジ固定することでケーシング３１ａとエリア検出回路７１を一体化する。なおエリア検出回路７１には駆動モータ３２への通電用配線（図示無）を半田付けしており、その通電用配線の一つに直列に接続される正特性サーミスタ７１ｄを更に半田付けしておく。この正特性サーミスタは駆動モータ３２へ過電流が流れることを防止するために設けている。

次に、ケーシング３１ａの下端部に設けたモータ収納部３１ｃに駆動モータ組品Ａを収納し、スペーサ３３に形成した取付孔３３ｆにセルフタッピングネジ（図示無）を挿入し、ケーシング３１ａに設けた取付ボスの下孔３１ｄにネジ固定することでケーシング３１ａと駆動モータ組品Ａを一体化する。

次に、遊星歯車組品Ｂをケーシング３１ａの円筒部３１ｇに設けた凸条３１ｒ（図８参照）とスペーサ６７の外周に設けた凹溝６７ａとが一致するよう、またスペーサ６７の保護ブロック６７ｃの外形とケーシング３１ａの内壁とが当接するようにして円筒部３１ｇ内に挿入固定する。次に遊星歯車６４と太陽歯車３８ｂとの噛み合いに注意しながら第３歯車３８を遊星歯車機構内に挿入し、小歯車３７ｂと大歯車３８ａの噛み合いと大歯車３７ａと小歯車３４ｂとの噛み合いに注意しながら第２歯車を軸３１ｋに挿入固定する。最後にケーシング３１ｂに設けた軸３１ｌを第３歯車３８の軸孔３８ｃ内に挿入すると共に、軸３１ｋの先端を軸受３１ｍ内に挿入し、ケーシング３１ａに設けた取付孔３１ｎにセルフタッピングネジを挿入し、ケーシング３１ｂに設けた取付ボスの下孔３１ｐにねじ込むことで便座用電動開閉ユニット３０は組み立て完了する。

図８に示すように、駆動モータ３２の外形と遊星歯車機構の外形との投影面がなす２円（Ｃａ，Ｃｂ）を隣接して配置し、更に、２円（Ｃａ，Ｃｂ）及び２円の外接線（Ｌｃ，Ｌｄ）によって囲まれた投影面内に第１歯車３４、第２歯車３７の軸を配置することによって電動開閉ユニット３０をコンパクトに設計することができる。更に本実施例では、２円（Ｃａ，Ｃｂ）の中心を通る水平線（Ｌａ，Ｌｂ）と外接線（Ｌｃ，Ｌｄ）に囲まれた投影面内に第１歯車３４、第２歯車３７の軸を配置しているので更にコンパクトに設計することが出来る。また水平線（Ｌａ，Ｌｂ）に代えて、２円（Ｃａ，Ｃｂ）の中心を結ぶ線に対し各円の中心を通る垂線を用いることでも良い。本実施例ではこの垂線も略水平となるため、然程大きな差異では無いが、減速歯車列を水平方向に配置する場合等はこのような設計とする方が望ましい。

便蓋用電動開閉ユニット１３０も便座用電動開閉ユニット３０と同様の部品構成、組み立て手順である為、相違点を除き説明は割愛する。以下に相違点を説明する。便座用電動開閉ユニット３０と便蓋用電動開閉ユニット１３０とは左右対称の部品構成となる。
図２、図４及び図８に示すように便蓋用電動開閉ユニット１３０の出力軸１４０には回転軸５０が回動不能に挿入固定される略長方形状の連結孔１４１が設けられている。また便蓋用電動開閉ユニット１３０のケーシング１３１ａにはケーシング１１の側壁１１ｂと所定間隔を保つ為のボス１３１ｂ及びキャップ部材１１ｄの受用突起１３１ｃが一体に設けられている。

次にアシストユニット８０について図３、図９を用いて説明する。
アシストユニット８０は電動開閉ユニット３０の回転軸４０に回動不能に連結される連結軸８１、便座１２を開方向に付勢するために一端８２ａが連結軸８１に固定されたアシストバネ８２、アシストバネ８２の他端８２ｂが固定されると共にケーシング１１に回動不能に連結される連結カバー８３、連結カバー８３と共にアシストバネ８２を囲う蓋カバー８４、便座１２をケーシング１１から着脱するための着脱レバー８５、アシストユニット８０を便座１２に固定する為の固定部材８６で構成される。

連結軸８１の先端部８１ａ（便蓋１３の支持軸）にはセレーションを形成し、略中央部分には連結軸８１のスラスト方向の移動を規制するための大径部８１ｂを形成する。また、蓋カバー８４の内筒部８４ａとの間をシールする為のＯリング溝８１ｃを形成し、大径部８１ｂとＯリング溝８１ｃとの間にアシストバネ８２に一端を挿入するための挿入穴８１ｄを形成する。また、カバー８３の内筒部８３ａとの間をシールする為のＯリング溝８１ｅを形成し、末端部分には回転軸４０の外形と略同一形状の溝８１ｆを形成する。

アシストバネ８２の一端８２ａは中央に向けて折り曲げられ、挿入孔８１ｄに挿入され、他端８２ｂは中央に向けて折り曲げられ連結カバー８３の内筒部８３ａの外周に形成した支持溝８３ｂに固定される。なお支持溝８３ｂの根元部分はやや底部８３ｃの肉厚を増してアシストバネ８２の他端８２ｂの回動を防止する防止壁８３ｄを形成する。また、連結カバー８３の後端には便座用電動開閉ユニット３０の外郭ケーシング３１ａに一体に形成した係合突起３１ｑに嵌合して回動が規制される規制突起８３ｅを形成し、規制突起の８３ｅの周縁部分の一箇所に着脱レバーの回動を規制するストッパ８３ｆを形成する。また、外筒部８３ｇには若干径を細めた細径部８３ｈを形成する。
連結カバー８３の開口端には溶着用リブ８３ｉを全周に形成し、蓋カバー８４を超音波溶着等で一体化する。

着脱レバー８５は、上方が切り欠かれた支持円筒８５ａと下方が切り欠かれた着脱用円筒８５ｂとで形成され、その間に内側及び外側に若干肉を増したリング状リブ８５ｃを形成する。このリング状リブ８５ｃの内径は細径部８３ｈと略同一径で外筒部８３ｇよりも小さい径としておく。また、着脱用円筒８５ｂには把持用突起８５ｄを形成する。
固定部材８６には連結軸８１の外形と略同一形状の連結用開口８６ａ、便座１２に回動不能に固定するために外周に沿って所定間隔毎に設けた突起８６ｂ、略Ｌ字形状の連結クランク８６ｃを形成する。また、連結クランク８６ｃには締結ネジ用の下孔８６ｄ、アシストユニット８０（固定部材８６を除く）のスラスト方向の移動を規制するストッパ８６ｅを形成する。

次にアシストユニット８０の組み立て手順を説明する。連結軸８１のＯリング溝８１ｃ、８１ｅにＯリングを収要し、連結軸８１の挿入孔８１ｄにアシストバネ８２の一端８２ａを挿入し、他端８２ｂを連結カバー８３の支持溝８３ｂに係合させて連結軸８１を連結カバー８３の内筒部８３ａ内に、内筒部８３ａの端部と連結軸８１の大径部８１ｂとが当接するまで挿入する。これによりアシストバネ８２の他端８２ｂは防止壁８３ｄ内に収容される。次に蓋カバー８４の内筒部８４ａ内に連結軸８１の先端部８１ａを挿入し、蓋カバー８４の裏側と連結カバー８３の溶着用リブ８３ｉとを当接させた状態で、蓋カバーを超音波振動させることで連結軸８１、アシストバネ８２、連結カバー８３、蓋カバー８４を一体化する。次に着脱レバー８５を外筒部８３ｇに挿入するが、外筒部８３ｇはリング状リブ８５ｃよりも若干大きな径としているので、リング状リブ８５ｃが外筒部８３ｇを乗り上げ細径部８３ｈまで挿入されると連結カバー８３と着脱レバー８５とは一体化され、着脱レバー８５は外筒部８３ｇとリング状リブ８５ｃとでスラスト方向の抜けは規制される。次に連結軸８１を固定部材８６の連結用開口８６ａ内に挿入することでアシストユニット８０は一体化される。

このアシストユニット８０の連結軸８１を便座１２の連結孔１２ｄ（図１参照）内に挿通し、アシストユニット８０を便座１２の連結部１２ａ内に挿入した状態で、固定部材８６の下孔８６ｄ及び便座１２のネジ孔１２ｃ（図１参照）とをセルフタッピングネジで締結することで便座１２とアシストユニット８０は一体化される。なお、連結クランク８６ｃは便座１２に装着される前は外側に弾性変形可能であるため、アシストユニット８０（固定部材８６を除く）は固定部材８６から着脱可能であるが、便座１２に装着された後では便座１２によって外側の変形は規制される為、ストッパ８６ｅと連結カバー８３のフランジ８３ｊとによってアシストユニット８０（固定部材８６を除く）はスラスト方向の抜けが規制される。また、着脱レバー８５も同様に連結クランク８６ｃと外筒部８３ｇとのクリアランスが小さく外筒部８３ｇを乗り越える程外側に着脱レバー８５が変形できないことでスラスト方向の抜けが防止される。

次にトレランスリング６２について図１０の原理図を用いて説明する。トレランスリング６２は図に示すように波形状をした部分をもつリングの形状をしており、各波はバネとして作用し、その作用力は波の変形量に比例する。組み立て時に必要な力をＡＦ、半径方向力をＲＬ（Ｎ）、摩擦係数をμ、波の数をｎ、波の変形量をｃ（ｍｍ）、バネ定数をＫ（Ｎ／ｍｍ）、伝達トルクをＭｔ、軸直径をｄ（ｍ）とすると、
ＲＬ＝ｎ・ｃ・Ｋ
ＡＦ＝ＲＬ・μ
Ｍｔ＝ＡＦ・ｄ／２
で算出することができる。

バネ定数は材料の厚さ、波のピッチ、幅、形状、高さを変更することで設定できるので、正常時に回転軸４０，１４０に最大どの程度のトルクがかかるかを実験等で見極め、そのトルクに応じてトレランスリング６２の形状を選択する。
この設定トルク以上のトルクが回転軸４０に発生した場合には、トレランスリング６２の波形状部６２ａが回転軸４０、１４０の連結孔に食い込み固定されており、トレランスリングのリング状縁部６２ｂがキャリア６３の出力軸６３ｄに係合するブッシュ１６０の外周を滑り、設定トルク以上の過重が電動開閉ユニット３０、１３０内部にかかることがなく、歯車の破損等を防止することが出来る。

駆動モータ３２の断面図を図１１に示す。図示のように駆動モータ３２のシャフトはモータ内部を貫通しており、その径は内部では比較的太く、露出した部分は細径としている。この先端部３２ａを細径としたのは、小歯車３２ｂの歯数をできるだけ少なくして減速比を大きくとりたいためである。なお、シャフト自体を細径とすることも考えられるが、シャフト長に対してシャフトが細いと駆動モータ３２の軸ぶれが大きくなるためにシャフト自体を細径とはせず、小歯車３２ｂが取付けれる部分のみを細径とするのである。

次に上記構成による動作の説明を行う。
図１２に本発明の便座装置の制御ブロック図を示す。人体検知センサによる検知若しくはリモコン等に設けられる便蓋開スイッチ（図示無し）を操作すると便蓋用電動開閉ユニット１３０内の駆動モータ３２へ通電がなされ、減速歯車列（小歯車３２ｂ、第１歯車３４、第２歯車３７、第３歯車３８、遊星歯車機構）及びトレランスリング６２、出力軸１４０を介して駆動モータ３２の回転が回転軸５０に伝達し、便蓋１３を開放する。なお、磁石６１とエリア検出回路７１に設けた２つのホールＩＣ７１ａ、７１ｂとにより便蓋１３が閉止エリア（２０度以下）、回動エリア（２０度〜８０度）、開放エリア（８０度〜１１０度）、異常エリア（１１０度以上）の何れのエリアにいるかを検出し、各エリアに応じた駆動モータ３２への通電制御（若しくはショート制御）を行う。更に磁石３４ｃと回転検出回路７０に設けたホールＩＣ７０ａとにより駆動モータ３２の回転を検知することでエリア内のどの位置にいるかを比較的正確に検知してより細かな通電制御を行うことができる。

また、リモコン等に設けた便座開スイッチの操作すると便座用電動開閉ユニット３０内の駆動モータ３２へ通電がなされ、減速歯車列（小歯車３２ｂ、第１歯車３４、第２歯車３７、第３歯車３８、遊星歯車機構）及びトレランスリング６２を介して駆動モータ３２の回転が回転軸４０に伝達し、便座１２を開放する。
なお、便蓋用電動開閉ユニット１３０と同様に回転検出回路７０、エリア検出回路７１により便座１２の位置を検出し、位置に応じた駆動モータ３２の通電制御（若しくはショート制御）を行う。

便座１２は内部に暖房用のヒータが設けられており、比較的重いため、便蓋用電動開閉ユニット１３０と同一の構造の便座用電動開閉ユニット３０だけでは便座１２を持ち上げることができない。そのためにアシストユニット８０が設けられる。このアシストユニット８０は一端がケーシング１１に一体化され、他端が便座１２に一体化されるアシストバネ８２を内蔵している。このアシストバネ８２は便座１２が略垂直状態で自然長とされており、便座１２閉塞時には捩れた状態となっている。
従って、便座１２閉塞時には開放側のトルクを発生することができ、これにより、便蓋用電動開閉ユニット１３０と略同一の構造でも便座１２を持ち上げることが可能となっている。

なお、アシストバネ８２の一端８２ａは連結ケース８３の規制突起８３ｅとケーシング１１に取付けられる便座用電動開閉ユニット３０の係合突起３１ｑとの係合によってケーシング１１に一体化されており、アシストバネ８２の他端８２ｂは連結軸８１、固定部材８６を介して便座１２に一体化されている。

リモコン等に設けた便座閉スイッチ（図示無し）を操作すると開動作とは反対側の通電が駆動モータ３２になされ、回転検出回路７０及びエリア検出回路７１にて検出される便座１２の位置に応じて通電制御（若しくはショート制御）がなされる。

人体検知センサ（図示無し）による離隔検知若しくはリモコン等に設けた便蓋閉スイッチ（図示無し）を操作すると便座１２同様に便蓋用電動開閉ユニット１３０は制御され、便蓋１３を閉塞することができる。

図１３には遊星歯車組品Ｂの別の例について分解斜視図を示す。
回転軸である出力軸４０の溝４０ｃとブッシュ１６０の突起１６０ｅの位置を合わせて係合し、遊星歯車６６の出力軸６３ｄに波形状部６２ａが食い込み固定され、ブッシュ側にリング状縁部６２ｂを持つトレランスリング６２を配する。これによりトレランスリング６２がブッシュ１６０の内周を滑り、設定トルク以上の過重が電動開閉ユニット３０、１３０内部にかかることがなく、歯車の破損等を防止することが出来る。

図１４にはキャリア６３とブッシュ１６０の係合部の関係を、図１５には回転軸４０とブッシュ１６０の係合部の関係を示す。
ブッシュ１６０より軟らかい材料で構成したキャリア６３の出力軸６３ｄにある溝６３ｅの幅６３ｇよりブッシュ１６０の内周にある突起１６０ｄの幅１６０ｆを大きく設定することにより、キャリア６３とブッシュ１６０の回転方向の隙間を無くすことが可能となる。同様に、キャリア６３の出力軸６３ｄにある突起６３ｈの幅６３ｉよりブッシュ１６０の内周にある溝１６０ｇの幅１６０ｈを大きく設定することでも同様の効果が得られる。

また、ブッシュ１６０より軟らかい材料で構成した回転軸４０の内周にある溝４０ｃの幅４０ｄよりブッシュ１６０の外周にある突起１６０ｅの幅１６０ｉを大きく設定することにより、回転軸４０とブッシュ１６０の回転方向の隙間を無くすことが可能となる。同様に、回転軸４０の内周にある突起４０ｅの幅４０ｆよりブッシュ１６０の外周にある溝１６０ｊの幅１６０ｋを大きく設定することでも同様の効果が得られる。

図１６には遊星歯車組品Ｂの別の例について分解斜視図を示す。
ブッシュ１６０にはフランジ１６０ｂが、キャリア６３にはフランジ６３ｆがあり、トレランスリング６２がずれることを規制することが可能となる。

本発明の便座・便蓋の電動開閉装置を内蔵した便座装置１０の構成を示す斜視図である。 本発明の便座・便蓋の電動開閉装置の取付け位置を示す分解斜視図である。 本発明の便座用電動開閉装置３０を内蔵した便座装置１０の構成を示す断面図である。 本発明の便蓋用電動開閉装置１３０を内蔵した便座装置１０の構成を示す断面図である。 本発明の便座用電動開閉ユニット３０の構成を示す分解斜視図である。 駆動モータ組品Ａの構成を示す分解斜視図である。 本発明の遊星歯車組品Ｂの構成を示す分解斜視図である。 便座用電動開閉ユニットのケーシング３１ｂを外した状態を示す平面図である。 アシストユニット８０の構成を示す分解斜視図である。 トレランスリング６２の原理を示す図である。 駆動モータ３２の構成を示す断面図である。 本発明の便座装置の制御方法を示すブロック図である。 本発明の遊星歯車組品Ｂの構成を示す分解斜視図である。 本発明のキャリア６３とブッシュ１６０の係合構成を示す平面図である。 本発明の出力軸４０とブッシュ１６０の係合構成を示す平面図である。 本発明の遊星歯車組品Ｂの構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０…便座装置
１１…ケーシング
１２…便座
１３…便蓋
３０…便座用電動開閉装置
１３０…便蓋用電動開閉装置
３１…電動開閉ケーシング
３２…駆動モータ
３３…スペーサ
３４…第１歯車
３５…第１歯車用軸
３６…第１歯車用軸受
３７…第２歯車
３８…第３歯車
Ａ…駆動モータ組品
Ｂ…遊星歯車組品
４０…便座用回転軸
５０…便蓋用回転軸
６２…トレランスリング
６３…キャリア
１６０…ブッシュ

Claims (4)

1. 便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、
   前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記減速歯車列の最終段側に配するとともに前記摩擦面となる部材と前記減速歯車列の最終段とを別部材で構成し、
   前記トルクリミッタ機構を、ばね性を持つ構造により、金属を摩擦面となる別部材に押付ける構成とするとともに、前記摩擦面を持つ別部材を金属で製作し、かつ、前記摩擦面を持つ別部材の表面硬度を、前記押付ける金属の表面硬度以上としたことを特徴とする便座・便蓋の電動開閉装置。
2. 便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、
   前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記回転軸側に配するとともに、前記摩擦面となる部材と前記回転軸とを別部材で構成し、
   前記トルクリミッタ機構を、ばね性を持つ構造により、金属を摩擦面となる別部材に押付ける構成とするとともに、前記摩擦面を持つ別部材を金属で製作し、かつ、前記摩擦面を持つ別部材の表面硬度を、前記押付ける金属の表面硬度以上としたことを特徴とする便座・便蓋の電動開閉装置。
3. 便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、
   前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記減速歯車列の最終段側に配するとともに前記摩擦面となる部材と前記減速歯車列の最終段とを別部材で構成し、
   前記減速歯車列の最終段を、前記摩擦面を持つ別部材より軟らかい材料で構成するとともに前記減速歯車列の最終段と摩擦面を持つ別部材とに径方向の凹凸を構成し、前記凹凸同士が周方向で干渉する寸法としたことを特徴とする便座・便蓋の電動開閉装置。
4. 便座・便蓋と共に回転する回転軸と、この回転軸をそれぞれ正逆方向に回転させる駆動モータとから成り、該駆動モータの駆動力を減速歯車列を介して前記回転軸に伝達して便座・便蓋を開閉する便座・便蓋の電動開閉装置において、
   前記回転軸と前記減速歯車列の最終段との間に摩擦方式によるトルクリミッタ機構を構成し、摩擦面を前記回転軸側に配するとともに、前記摩擦面となる部材と前記回転軸とを別部材で構成し、
   前記回転軸を、前記摩擦面を持つ別部材より軟らかい材料で構成するとともに前記回転軸と摩擦面を持つ別部材とに径方向の凹凸を構成し、前記凹凸同士が周方向で干渉する寸法としたことを特徴とする便座・便蓋の電動開閉装置。

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