JP5467563B2 - 可とう性ラック、及び、洗浄便座用ノズル機構 - Google Patents

Description

本発明は、可とう性ラック、及び、洗浄便座用ノズル機構に関する。

従来、棒状の軸部材と該軸部材上に形成されたラック歯とを有しており、樹脂等の柔軟材料から形成された可とう性ラックが知られている。

このような可とう性ラックは、種々の産業用機械等に使用されている。
例えば、特許文献１には、洗浄水を噴出する伸縮自在なノズルとノズルを伸縮させる伸縮機構とを有する洗浄便座用ノズル機構が開示されており、従来の可とう性ラックは、伸縮機構の構成部材として用いられている。

より具体的に説明すると、特許文献１に記載の洗浄便座用ノズル機構における従来の可とう性ラックは、細長直方体状の軸部材と、該軸部材上の全面に渡って一方の端部から他方の端部まで形成されたラック歯とから形成されている。

係る構成を有する可とう性ラックは、所定の曲率で湾曲した湾曲部を有するガイドに収容されており、一方の端部がノズルに結合している。
そのため、可とう性ラックに係合したピニオンを駆動機構で回転駆動させると、ガイドの湾曲部に沿って可とう性ラックが前後に摺動し、可とう性ラックの前後運動に伴って先端部に結合したノズルが所定の距離だけ伸縮する。

特許文献１に記載された洗浄便座用ノズル機構は、伸縮自在なノズルを採用するとともに、伸縮機構として、直線状でなく湾曲した湾曲部を有するガイド及び可とう性ラックを採用しているので、全体のサイズをコンパクトにできるとされている。

特開２００７−３２１４３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された洗浄便座用ノズル機構では、可とう性ラックの軸部材上の全面に渡ってラック歯が形成されており、ガイドの湾曲部に挿入される一方の端部の柔軟性が充分に高いとはいえない。
それゆえ、湾曲したガイドに沿って可とう性ラックを摺動させると、可とう性ラックの一方の端部近傍と湾曲部との摩擦抵抗が大きくなり、可とう性ラックがスムーズに摺動することができず、ノズルの伸縮動作に不具合をきたすという問題がある。

本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、一方の端部にラック歯を形成しない非形成領域を設けるとともに、該非形成領域の径を縮径させることにより、可とう性ラックを湾曲部に沿ってスムーズに摺動させることができることを見出し、本発明の可とう性ラックを完成させた。

即ち、本発明の可とう性ラックは、第一端部及び第二端部を有する軸部材と、
上記軸部材上に形成されたラック歯とを有する可とう性ラックであって、
上記軸部材は、
上記第一端部を含んで上記第一端部側から上記第二端部側に向かって一定領域に渡って延在しており、上記ラック歯が形成されていない第一領域と、
上記第一領域に隣接しており、上記ラック歯が形成されている第二領域とを有しており、
上記第一領域の径は、上記第二領域の径よりも小さいことを特徴とする。

本発明の可とう性ラックの構成及び効果について、以下に図面を用いて詳しく説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る可とう性ラックを模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す可とう性ラックの第一領域のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す可とう性ラックの第二領域のＢ−Ｂ線断面図である。
図２は、図１（ａ）に示す可とう性ラックが湾曲部を有するガイドに挿入されていく状態を模式的に示す平面図である。

図１（ａ）に示す本発明の可とう性ラック１は、第一端部２ａ及び第二端部２ｂを有する軸部材２と、軸部材２上に形成されたラック歯３とを有する。

軸部材２は、第一端部２ａを含んで第一端部２ａ側から第二端部２ｂ側に向かって一定領域に渡って延在しており、ラック歯３が形成されていない第一領域Ｘと、第一領域Ｘに隣接しており、ラック歯３が形成されている第二領域Ｙとを有している。
ここでは、第一領域の外観形状が、第一領域の後端側から第一端部側に向かって徐々に縮径したテーパー形状であって、その断面形状が、第一領域の後端側から第一端部側に向かって矩形状から円形状に徐々に変化している場合を例にして説明している。
しかしながら、第一領域の外観形状及び断面形状はこれらの形状に限定されない。
また、第二領域の外観形状が細長直方体状であって、その断面形状が矩形状である場合を例にして説明しているが、第二領域の外観形状及び断面形状はこれらの形状に限定されない。
図１（ａ）に示す本発明の可とう性ラック以外の実施形態については、後述する。

第一領域Ｘの径は、第二領域Ｙの径よりも小さい。
なお、本明細書において、第一領域の径とは、第一領域の長手方向に対して垂直な方向に沿って第一領域を任意の箇所で垂直に切断することにより得た第一領域の垂直断面において、該垂直断面の中心軸を通る径（線分）のうちで最も長い径（線分）のことをいうものとする。
例えば、図１（ｂ）に示す第一領域のＡ−Ａ線断面図では、該断面図の中心軸Ｃ１を通る径（線分）のうちで最も長い径Ｄ１（線分）が、第一領域Ｘの径である。
また、第二領域の径とは、第二領域の長手方向に対して垂直な方向に沿って第二領域を任意の箇所で垂直に切断することにより得た第二領域の垂直断面において、該垂直断面の中心軸を通る径（線分）のうちで最も長い径（線分）のことをいうものとする。
例えば、図１（ｃ）に示す第二領域のＢ−Ｂ線断面図では、該断面図の中心軸Ｃ２を通る径（線分）のうちで最も長い径Ｄ２（線分）が、第二領域Ｙの径である。
なお、第一領域と第二領域との境界部分については、第一領域及び第二領域のいずれにも含めないものとする。

係る構成を有する本発明の可とう性ラック１は、以下に説明するように、湾曲部に沿ってスムーズに摺動させることができる。

図１（ａ）に示すように、ガイドの湾曲部に挿入される前の可とう性ラック１は、第一端部２ａから第二端部２ｂまで略直線状であり、第一領域Ｘが湾曲しておらず、第二領域Ｙも湾曲していない。

図２に示すように、可とう性ラック１がガイド５の湾曲部６に挿入される場合には、湾曲部６の外壁に第一領域Ｘが押し当てられて湾曲しながら可とう性ラック１が湾曲部６に沿って摺動し、可とう性ラック１が湾曲部６の深部に挿入される。
なお、図２では、可とう性ラック１が湾曲部６に挿入される方向を片矢印Ｍで示している。

ここで、第一領域Ｘにはラック歯３が形成されておらず、しかも、第一領域Ｘの径はラック歯３が形成された第二領域Ｙの径よりも小さい。それゆえ、第一領域Ｘは、第二領域Ｙよりも柔軟性が充分に高い。
従って、可とう性ラック１は、第一領域Ｘを中心として湾曲しやすく、湾曲部６に沿ってスムーズに摺動することができる。

本発明の可とう性ラックにおいて、上記第一領域の形状は、上記第一端部側に向かって縮径したテーパー形状であることが望ましい。

本発明の可とう性ラックにおいて、上記第一端部の形状は、面取り形状であることが望ましい。

本発明の洗浄便座用ノズル機構は、洗浄水を噴出する伸縮自在なノズルと、
上記ノズルを伸縮させる伸縮機構とを有する洗浄便座用ノズル機構であって、
上記伸縮機構は、
湾曲部を有するガイドと、
上記ノズルと結合しており、上記ガイドに沿って前後に摺動する可とう性ラックと、
上記可とう性ラックに係合しているピニオンと、
上記ピニオンを回転駆動させる駆動機構とからなり、
上記可とう性ラックは、本発明に係るいずれかの可とう性ラックであり、上記可とう性ラックの上記第一領域が上記湾曲部に沿って摺動するように構成されていることを特徴とする。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る可とう性ラックを模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す可とう性ラックの第一領域のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す可とう性ラックの第二領域のＢ−Ｂ線断面図である。 図１（ａ）に示す可とう性ラックが湾曲部を有するガイドに挿入されていく状態を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る洗浄便座用ノズル機構の伸長時の様子を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る洗浄便座用ノズル機構の収縮時の様子を模式的に示す断面図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の可とう性ラック及び洗浄便座用ノズル機構の一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の可とう性ラックは、上述した本発明の可とう性ラックと同様の構成を有しているため、以下の説明では、図１及び図２を参照しながら説明する。
なお、本発明の可とう性ラックに係る説明と重複する事項については、説明を省略することもある。

（可とう性ラック）
図１（ａ）及び図２に示す本実施形態の可とう性ラック１は、第一端部２ａ及び第二端部２ｂを有する軸部材２と、軸部材２上に形成されたラック歯３とから形成されている。
軸部材２は、第一端部２ａを含んで第一端部２ａ側から第二端部２ｂ側に向かって一定領域に渡って延在している第一領域Ｘと、第二端部２ｂを含んで第二端部２ｂ側から第一端部２ａ側に向かって一定領域に渡って延在しており、第一領域Ｘに隣接している第二領域Ｙとから形成されている。
第一領域Ｘにはラック歯３が形成されておらず、第二領域Ｙにはラック歯３が形成されている。
また、第一領域Ｘの径は、第二領域Ｙの径よりも小さい。

図１（ａ）に示す第一領域Ｘの外観形状は、第一領域Ｘの後端側から第一端部２ａ側に向かって徐々に縮径したテーパー形状である。また、図１（ｂ）に示す第一領域Ｘの断面形状は、第一領域Ｘの後端側から第一端部２ａ側に向かって矩形状から円形状に徐々に変化している。

第一領域Ｘの長手方向の長さは、１０〜３０ｍｍであることが望ましい。

第一領域Ｘの最大径ｄ１（第一領域Ｘの後端側の径）は、２〜４ｍｍであり、第一領域Ｘの最小径ｄ２（第一領域Ｘの第一端部側の径）は、１〜３ｍｍであることが望ましい。
第一端部２ａ側にいくにつれて第一領域Ｘの柔軟性が徐々に高くなり、強度を確保しつつ、可とう性ラックを湾曲部に沿ってよりスムーズに摺動させることができるからである。

第一端部２ａの形状は面取り形状であり、滑らかな突起様となっている。
より具体的には、ラック歯３が形成されていない側面（図１（ａ）中の下面）の第一端部２ａの角部に相当する部位がより大きく面取りされた形状となっており、ラック歯３が形成された側面（図１（ａ）中の上面）の第一端部２ａの角部に相当する部位がより小さく面取りされた形状となっている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第二領域Ｙの外観形状は細長直方体状であり、第二領域Ｙの断面形状は矩形状である。

第二領域Ｙの一の側面には、複数のラック歯３が形成されている。
各々のラック歯３の形状は、頂角が切除された略二等辺三角形を上面及び底面とする柱形状であり、各々のラック歯３の間には、Ｖ字状のピッチが形成されている。
ラック歯３の高さ及びピッチは、後述するピニオンと係合可能な範囲で任意に選択される。

第一領域Ｘ及び第二領域Ｙの内部には、複数の素線を撚り合わせることにより形成されたロープ４が埋め込まれている。
ロープ４の径は、例えば、０．１〜１．０ｍｍであってもよい。

ロープ４を形成している素線の材質としては、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト、フェライト二相ステンレス又は析出硬化ステンレス等のステンレス、Ｎｉ−Ｔｉ合金等の超弾性合金等が挙げられる。

ロープ４を除いた可とう性ラック１（第一領域Ｘ、第二領域Ｙ及びラック歯３）の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン等の合成樹脂が挙げられる。
第一領域Ｘ、第二領域Ｙ及びラック歯３は、同一種類の合成樹脂から形成されていてもよいし、それぞれ異なる種類の合成樹脂から形成されていてもよい。
例えば、ラック歯３が耐摩耗性の高い各種エンプラから形成されており、第一領域及び第二領域が柔軟性の高いポリエチレン等の熱可塑性樹脂から形成されていてもよい。

本実施形態の可とう性ラックは、例えば、所定形状の金型に予めロープをセットしておき、溶融した樹脂を金型に流し込むことや、ラック歯が形成されるように切削加工することなどにより製造することができる。
また、必要に応じて第一領域を研磨することにより第一領域をテーパー形状としてもよく、第一端部を面取り加工することにより面取り形状としてもよい。

（洗浄便座用ノズル機構）
次に、洗浄便座用ノズル機構の構成について、図面を用いて以下に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る洗浄便座用ノズル機構の伸長時の様子を模式的に示す断面図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る洗浄便座用ノズル機構の収縮時の様子を模式的に示す断面図である。

図３及び図４に示す本実施形態の洗浄便座用ノズル機構１０は、洗浄水を噴出する伸縮自在なノズル２０と、ノズル２０を伸縮させる伸縮機構３０とから形成されている。

伸縮機構３０は、湾曲部３２を有するガイド３１と、ノズル２０と結合しており、ガイド３１に沿って前後に摺動する本実施形態に係る可とう性ラック１と、可とう性ラック１に係合しているピニオン３３と、ピニオン３３を回転駆動させる駆動機構（図示せず）とから形成されている。
また、可とう性ラック１の第一領域Ｘは、湾曲部３２に沿って摺動するように構成されている。

続いて、各部材のより詳細な構成について説明する。
ノズル２０は、便座本体（図示せず）に固定される筒状の収納部２１と、収納部２１に内挿された第一シリンダ２２と、第一シリンダ２２に内挿された第二シリンダ２３と、第二シリンダ２３に内挿された第三シリンダ２４とから形成されている。

第三シリンダ２４の先端部には、洗浄水を噴出するための噴出孔２５が形成されている。
噴出孔２５には、洗浄便座用ノズル機構１０の外部に接続された導水管２６が取り付けられており、噴出孔２５に洗浄水を供給することができるように構成されている。

可とう性ラック１の第二端部２ｂ近傍は、収納部２１、第一シリンダ２２、第二シリンダ２３及び第三シリンダ２４の内部に配設されており、第二端部２ｂは第三シリンダ２４の内側面と固定部材２７により互いに固定されている。

可とう性ラック１の第一端部２ａ近傍は、収納部２１から外部に延出しているガイド３１に沿って配設されており、収納部２１とガイド３１の湾曲部３２との間に設置されたピニオン３３と係合している。
ピニオン３３は、図示しない駆動機構により回転駆動される。

図３に示すように、伸縮機構３０によりノズル２０を伸長させる場合には、駆動機構によりピニオン３３を左回転させる。すると、ピニオン３３に係合した可とう性ラック１が下方向に押し出されていき、第三シリンダ２４から各シリンダが順次伸長する。
そして、第三シリンダ２４の後端外周に形成された外方突出部２４ａが、第二シリンダ２３の先端内周に形成された内方突出部２３ｂに当接することにより、第三シリンダ２４の伸長が停止する。
同様に、第二シリンダ２３の後端外周に形成された外方突出部２３ａが第一シリンダ２２の先端内周に形成された内方突出部２２ｂに当接することにより、第二シリンダ２３の伸長が停止し、第一シリンダ２２の後端外周に形成された外方突出部２２ａが、収納部２１の先端内周に形成された内方突出部２１ｂに当接することにより、第一シリンダ２２の伸長が停止する。

一方、伸縮機構３０によりノズル２０を収縮させる場合には、図４に示すように、駆動機構によりピニオン３３を右回転させる。すると、ピニオン３３に係合した可とう性ラック１が上方向に押し出されていき、第三シリンダ２４から各シリンダが順次収縮する。
この際、可とう性ラック１の第一領域Ｘは湾曲部３２に沿って摺動し、湾曲した状態でガイド３１にコンパクトに収容される。

本実施形態の可とう性ラック及び洗浄便座用ノズル機構の作用効果を以下に列挙する。

（１）本実施形態の可とう性ラックにおいて、第一領域にはラック歯が形成されておらず、第一領域の径はラック歯が形成された第二領域の径よりも小さい。そのため、第一領域Ｘは、第二領域Ｙよりも柔軟性が充分に高い。
従って、可とう性ラックは、第一領域を中心として湾曲しやすく、湾曲部に沿ってスムーズに摺動することができる。

（２）第一領域の形状が第一端部側に向かって縮径したテーパー形状であるので、第一端部側にいくにつれて第一領域の柔軟性が徐々に高くなり、強度を確保しつつ、可とう性ラックが湾曲部に沿ってよりスムーズに摺動することができる。

（３）第一端部の形状が面取り形状であるので、ガイドの湾曲部に第一領域が最初に挿入される際には、第一端部近傍と湾曲部との摩擦抵抗がより小さくなり、可とう性ラックが湾曲部に沿ってさらにスムーズに摺動することができる。

（４）第一領域及び第二領域の内部には、複数の素線を撚り合わせることにより形成された強度の高いロープが埋め込まれているので、第一領域の径を小さくし、テーパー形状としたことによる強度の低下が懸念される場合であっても、第一領域が曲げ力等によりキンクしたり破損したりすることが少ない。

（５）本実施形態の洗浄便座用ノズル機構は、湾曲部に沿ってスムーズに摺動可能な可とう性ラックを伸縮機構の部材として採用しているので、ノズルをスムーズに伸縮させることができる。また、湾曲部を有するガイドを伸縮機構の部材として採用しているので、全体の構成をコンパクトにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明の可とう性ラックにおいて、第一領域の形状は第一端部側に向かって縮径したテーパー形状であることが望ましいが、第一領域の形状は第二領域の径よりも小さいものであればよく、例えば、第一領域と第二領域とがともに細長直方体状であり、第一領域の大きさが全体的に第二領域よりも小さい形状であってもよい。このような実施形態であっても、本発明の可とう性ラックの作用効果を好適に享受することができる。

本発明の可とう性ラックにロープが埋め込まれている場合、ロープは強度を確保したい部位に埋め込まれていることが望ましい。強度を確保したい部位が第一領域である場合には、第一領域の内部にのみロープが埋め込まれていることが望ましく、強度を確保したい部位が第二領域である場合には、第二領域の内部にのみロープが埋め込まれていることが望ましい。
なお、樹脂等の形成材料の強度が高く、第一領域及び第二領域の強度が充分に高いのであれば、第一領域及び第二領域の内部にはロープが埋め込まれていなくてもよい。

本発明の可とう性ラックにおいて、第二領域の形状は細長直方体状に限られず、例えば、円柱状や角柱状等の多角柱状であってもよい。

本発明の可とう性ラックでは、第一端部の形状が面取り形状であることが望ましいが、第一端部に角部が存在していてもよい。
この場合には、第一端部を摩擦抵抗のより少ない材質で形成することが望ましい。

本発明の可とう性ラックにおいて、軸部材は、第一端部を含んで第一端部側から第二端部側に向かって一定領域に渡って延在している第一領域と、第一領域に隣接している第二領域と、第二端部を含んで第二端部側から第一端部側に向かって一定領域に渡って延在しており、第二領域に隣接している第三領域とから形成されていてもよい。
また、第一領域及び第三領域にはラック歯が形成されておらず、第二領域にはラック歯が形成されていてもよい。
この場合において、第三領域の径は、第二領域の径より小さくてもよい。
ラック歯が形成された第二領域の径よりもラック歯が形成されていない第三領域の径が小さいと、第三領域の柔軟性が第二領域よりも充分に高くなる。
そのため、係る構成を有する可とう性ラックは、両端部（第一端部及び第二端部）の柔軟性が高く、第一端部側から湾曲部に挿入する場合であっても、第二端部側から湾曲部に挿入する場合であっても、可とう性ラックが湾曲部に沿ってスムーズに摺動することができる。

本発明の洗浄便座用ノズル機構は、第一実施形態で説明した可とう性ラックに代えて、上述したその他の実施形態に係る可とう性ラックを適宜採用してもよい。

１ 可とう性ラック
２ 軸部材
２ａ 第一端部
２ｂ 第二端部
３ ラック歯
Ｘ 第一領域
Ｙ 第二領域
Ｄ１ 第一領域の径
Ｄ２ 第二領域の径

Claims (4)

1. 第一端部及び第二端部を有する軸部材と、
   前記軸部材上に形成されたラック歯とを有する可とう性ラックであって、
   前記軸部材は、
   前記第一端部を含んで前記第一端部側から前記第二端部側に向かって一定領域に渡って延在しており、前記ラック歯が形成されていない第一領域と、
   前記第一領域に隣接しており、前記ラック歯が形成されている第二領域とを有しており、
   前記第一領域の径は、前記第二領域の径よりも小さいことを特徴とする可とう性ラック。
2. 前記第一領域の形状は、前記第一端部側に向かって縮径したテーパー形状である請求項１に記載の可とう性ラック。
3. 前記第一端部の形状は、面取り形状である請求項２に記載の可とう性ラック。
4. 洗浄水を噴出する伸縮自在なノズルと、
   前記ノズルを伸縮させる伸縮機構とを有する洗浄便座用ノズル機構であって、
   前記伸縮機構は、
   湾曲部を有するガイドと、
   前記ノズルと結合しており、前記ガイドに沿って前後に摺動する可とう性ラックと、
   前記可とう性ラックに係合しているピニオンと、
   前記ピニオンを回転駆動させる駆動機構とからなり、
   前記可とう性ラックは、請求項１〜３のいずれかに記載の可とう性ラックであり、前記可とう性ラックの前記第一領域が前記湾曲部に沿って摺動するように構成されていることを特徴とする洗浄便座用ノズル機構。
   

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