JP6430850B2 - 流体ダンパ装置、駆動装置、およびダンパ付き機器 - Google Patents
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Description
本発明は、流体ダンパ装置、前記流体ダンパ装置を備えた駆動装置、および前記駆動装置を備えたダンパ付き機器に関するものである。
ダンパケースとロータとの間に流体が充填された流体ダンパ装置では、内周壁から径方向内側に仕切り用凸部が突出した筒状のダンパケースと、ダンパケースとの間にダンパ室を構成するロータ軸とが設けられ、ダンパ室にはオイル等の流体が充填されている。ロータ軸には弁体が支持されており、ロータ軸が軸線周りに第1方向に回転した際、弁体が閉姿勢となるため、ロータ軸に大きな負荷が加わる。これに対して、ロータ軸が第1方向とは反対の第2方向に回転した際、弁体が開姿勢となるため、流体が通り抜けるので、回転軸には小さな負荷しか加わらない(特許文献1参照)。かかる流体ダンパ装置は、例えば、洋式トイレの便座にロータ軸が連結され、便座が起立姿勢(開姿勢)から平伏姿勢(閉姿勢)に移行する際、ロータ軸が第1方向に回転する。このため、ロータ軸に加わった負荷によって、便座が自重によって急激に傾倒することを防止することができる。
流体ダンパ装置に対しては、ロータ軸が第1方向および第2方向のいずれの方向に回転する際にも、ロータ軸に十分な負荷を印加するとともに、ロータ軸が第2方向に回転する際、ロータ軸の角度位置によって、ロータ軸に加わる負荷の大きさを切り換えたいという要求がある。
例えば、モータを用いた駆動装置によって、便座を開方向に駆動する場合、便座の姿勢によって便座の自重に起因して便座を閉方向に回転させようとする力が変化し、起立姿勢近くでは、便座を閉方向に回転させようとする力が小さくなる。このため、便座の回転速度が上昇するため、便座を開方向に駆動する際の回転速度の変化を緩和するには、便座の姿勢を検出し、その検出結果に基づいて、モータを制御しなければならない。これに対して、モータを用いた駆動装置において、便座に流体ダンパ装置のロータ軸を連結し、便座の姿勢(ロータ軸の角度位置)に応じて、流体ダンパ装置においてロータ軸に加わる負荷を変化させれば、モータを定電流駆動するだけで、便座の回転速度の変化を緩和することができるが、従来の流体ダンパ装置では、かかる効果を得ることができない。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ロータ軸の第1方向の回転時および第2方向の回転時のいずれにおいても負荷を印加することができるとともに、第2方向の回転時には、ロータ軸に加わる負荷を変化させることのできる流体ダンパ装置、前記流体ダンパ装置を備えた駆動装置、および前記駆動装置を備えたダンパ付き機器を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る流体ダンパ装置は、内周壁および前記内周壁から径方向内側に突出した仕切り用凸部を備えた筒状のダンパケースと、前記ダンパケースの内側に挿入され、前記ダンパケースとの間にダンパ室を構成するロータ軸と、前記ロ
ータ軸に支持され、前記ロータ軸から径方向外側かつ前記ロータ軸の軸線周りの第1方向に突出した弁体と、前記ダンパ室に充填された流体と、を有し、前記弁体は、前記ロータ軸が前記第1方向とは反対側の第2方向に回転したときには、前記第1方向に傾いて前記弁体と前記内周壁との間に隙間を形成し、前記ロータ軸が前記第1方向に回転したときには、前記第2方向に傾いて前記第2方向の回転時より前記隙間を狭め、前記内周壁は、周方向において内径が相違しており、前記ロータ軸には、前記第1方向の回転時および前記第2方向の回転時のいずれにおいても、前記隙間の大きさに対応する負荷が前記流体から加わることを特徴とする。
ータ軸に支持され、前記ロータ軸から径方向外側かつ前記ロータ軸の軸線周りの第1方向に突出した弁体と、前記ダンパ室に充填された流体と、を有し、前記弁体は、前記ロータ軸が前記第1方向とは反対側の第2方向に回転したときには、前記第1方向に傾いて前記弁体と前記内周壁との間に隙間を形成し、前記ロータ軸が前記第1方向に回転したときには、前記第2方向に傾いて前記第2方向の回転時より前記隙間を狭め、前記内周壁は、周方向において内径が相違しており、前記ロータ軸には、前記第1方向の回転時および前記第2方向の回転時のいずれにおいても、前記隙間の大きさに対応する負荷が前記流体から加わることを特徴とする。
本発明において、ロータ軸に支持された弁体は、ロータ軸から径方向外側かつロータ軸の軸線周りの第1方向に突出している。このため、ロータ軸が第1方向とは反対側の第2方向に回転したときには、弁体は、第1方向に傾いて弁体と内周壁との間に隙間を形成し、ロータ軸が前記第1方向に回転したときには、弁体は、第2方向に傾いて第2方向の回転時より隙間を狭める。かかる回転の際、ロータ軸には、第1方向の回転時および第2方向の回転時のいずれにおいても、隙間の大きさに対応する負荷が流体から加わる。ここで、内周壁は、周方向において内径が相違しているため、ロータ軸が第2方向に回転する際、ロータ軸の角度位置によって隙間の大きさが変化するので、ロータ軸が流体から受ける負荷の大きさを変化させることができる。
本発明において、前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、前記第2方向において単調減少している構成を採用することができる。
本発明において、前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、周方向において2段階以上に切り換わっている構成を採用することができる。
本発明において、前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、周方向において連続的に変化している構成を採用してもよい。
本発明において、前記ロータ軸が前記第1方向に回転した際、少なくとも前記隙間が最も狭い角度位置では、前記弁体が前記内周壁に接していることが好ましい。
本発明を適用した流体ダンパ装置は、駆動装置に用いることができ、かかる駆動装置において、前記ロータ軸には、モータを駆動源とする回転駆動部が設けられている構成を採用することができる。
本発明において、前記モータでは、前記ロータ軸を駆動している期間中、前記ロータ軸の角度位置にかかわらず、定電流駆動または定電圧駆動が行われることが好ましい。かかる構成によれば、モータを定電流駆動した場合でも、ロータ軸の回転速度の変化を緩和することができる。
本発明を適用した駆動装置は、ダンパ付き機器に用いることができ、かかるダンパ付き機器において、前記ロータ軸には、前記ロータ軸の回転に伴って平伏姿勢および起立姿勢に切り換わる可動部材が連結されており、前記可動部材は、前記ロータ軸が前記第1方向に回転した際、前記起立姿勢から前記平伏姿勢に切り換わり、前記ロータ軸が前記第2方向に回転した際、前記平伏姿勢から前記起立姿勢に切り換わる構成を採用することができる。かかる構成によれば、ロータ軸が第2方向に回転する際、可動部材が平伏姿勢から立ち上がり始めるときには、可動部材の自重に起因する大きな負荷がロータ軸に加わる一方、起立姿勢に近くづくと、流体ダンパ装置において流体からロータ軸に加わる負荷が大きくなる。それ故、ロータ軸が第2方向に回転して可動部材が平伏姿勢から起立姿勢に回転
する際の速度の変化を緩和することができる。
する際の速度の変化を緩和することができる。
本発明において、前記可動部材は、例えば、洋式トイレの便座である。
本発明において、ロータ軸に支持された弁体は、ロータ軸から径方向外側かつロータ軸の軸線周りの第1方向に突出している。このため、ロータ軸が第1方向とは反対側の第2方向に回転したときには、弁体は、第1方向に傾いて弁体と内周壁との間に隙間を形成し、ロータ軸が前記第1方向に回転したときには、弁体は、第2方向に傾いて第2方向の回転時より隙間を狭める。かかる回転の際、ロータ軸には、第1方向の回転時および第2方向の回転時のいずれにおいても、隙間の大きさに対応する負荷が流体から加わる。ここで、内周壁は、周方向において内径が相違しているため、ロータ軸が第2方向に回転する際、ロータ軸の角度位置によって隙間の大きさが変化するので、ロータ軸が流体から受ける負荷の大きさを変化させることができる。
図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る流体ダンパ装置、流体ダンパ装置を備えた駆動装置、および駆動装置を備えたダンパ付き機器を説明する。また、以下の説明では、ダンパ付き機器が洋式便器である場合を中心に説明する。なお、以下の説明においては、ロータ軸40が延在する方向を軸線L方向とし、軸線L方向において、ロータ軸40がダンパケース20から突出している側とは反対側を一方側L1とし、ロータ軸40がダンパケース20から突出している側を他方側L2として説明する。
(ダンパ付き機器および流体ダンパ装置10の全体構成)
図1は、本発明を適用した流体ダンパ装置10を備えた駆動装置1を用いた洋式トイレユニット100の説明図である。図2は、本発明を適用した駆動装置1の斜視図であり、図2(a)、(b)は各々、駆動装置1を軸線L方向の他方側L2からみた斜視図、および駆動装置を軸線L方向の他方側L2からみた分解斜視図である。
図1は、本発明を適用した流体ダンパ装置10を備えた駆動装置1を用いた洋式トイレユニット100の説明図である。図2は、本発明を適用した駆動装置1の斜視図であり、図2(a)、(b)は各々、駆動装置1を軸線L方向の他方側L2からみた斜視図、および駆動装置を軸線L方向の他方側L2からみた分解斜視図である。
図1に示す洋式トイレユニット100は、洋式便器2(ダンパ付き機器)および水タンク3を備えている。洋式便器2は、便器本体4、便座5(可動部材)、便蓋6、およびユニットカバー7等を備えている。ユニットカバー7の内部には、後述する駆動装置1が便
座用および便蓋用として内蔵されており、便座5および便蓋6は各々、駆動装置1を介して便器本体4に連結されている。ここで、便座5に連結された駆動装置1、および便蓋6に連結された駆動装置1としては、同一構成のものを用いることができるが、以下の説明では、便座5に連結された駆動装置1を中心に説明する。
座用および便蓋用として内蔵されており、便座5および便蓋6は各々、駆動装置1を介して便器本体4に連結されている。ここで、便座5に連結された駆動装置1、および便蓋6に連結された駆動装置1としては、同一構成のものを用いることができるが、以下の説明では、便座5に連結された駆動装置1を中心に説明する。
図2に示すように、駆動装置1は、一方側L1にモータ80を駆動源とする回転駆動部8と、回転駆動部8によって回転駆動されるロータ軸40とを有しており、ロータ軸40は、流体ダンパ装置10が構成されている。駆動装置1は、回転駆動部8を覆う駆動部ケース99を有しており、流体ダンパ装置10は、ロータ軸40を覆うダンパケース20を有している。流体ダンパ装置10において、ダンパケース20から他方側L2には、ロータ軸40の第3軸部43が突出しており、第3軸部43は、図1に示す便座5に連結される。第3軸部43は、相対向する面が平坦面431になっており、かかる平坦面431によって、第3軸部43に対する便座5の空周りが防止されている。本形態において、モータ80は、ブラシ付きの直流モータ等、双方向に回転可能なモータであって、負荷に伴って回転数が変化するタイプのモータである。
(回転駆動部8の構成)
回転駆動部8は、モータ80と、モータ80の回転をロータ軸40に伝達する減速輪列90とを有しており、減速輪列90は、1番車91、2番車92、3番車93、4番車94、および5番車95を有している。1番車91は、モータピニオン85と噛み合う大径歯車911と、小径歯車912とを有している。2番車92は、小径歯車912と噛み合う大径歯車921と、小径歯車922とを有している。3番車93は、小径歯車922と噛み合う大径歯車931と、小径歯車932とを有している。4番車94は、小径歯車932と噛み合う大径歯車941と、小径歯車942とを有している。5番車95は、ロータ軸40の一方側L1の端部に取り付けられており、小径歯車942と噛み合っている。
回転駆動部8は、モータ80と、モータ80の回転をロータ軸40に伝達する減速輪列90とを有しており、減速輪列90は、1番車91、2番車92、3番車93、4番車94、および5番車95を有している。1番車91は、モータピニオン85と噛み合う大径歯車911と、小径歯車912とを有している。2番車92は、小径歯車912と噛み合う大径歯車921と、小径歯車922とを有している。3番車93は、小径歯車922と噛み合う大径歯車931と、小径歯車932とを有している。4番車94は、小径歯車932と噛み合う大径歯車941と、小径歯車942とを有している。5番車95は、ロータ軸40の一方側L1の端部に取り付けられており、小径歯車942と噛み合っている。
(流体ダンパ装置10の構成)
図3は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の断面図であり、図3(a)、(b)は各々、流体ダンパ装置10を軸線Lに直交する面に沿って切断した断面図、および流体ダンパ装置10を軸線Lに沿う面に沿って切断した断面図である。図4は、本発明を適用した流体ダンパ装置10のロータ軸40の説明図であり、図4(a)、(b)は各々、弁体50がロータ軸40に支持されている状態の斜視図、および弁体50をロータ軸40から外した状態の斜視図である。
図3は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の断面図であり、図3(a)、(b)は各々、流体ダンパ装置10を軸線Lに直交する面に沿って切断した断面図、および流体ダンパ装置10を軸線Lに沿う面に沿って切断した断面図である。図4は、本発明を適用した流体ダンパ装置10のロータ軸40の説明図であり、図4(a)、(b)は各々、弁体50がロータ軸40に支持されている状態の斜視図、および弁体50をロータ軸40から外した状態の斜視図である。
図2および図3に示すように、流体ダンパ装置10は、軸線L方向に延在するロータ軸40と、ロータ軸40の一方側L1の端部付近を軸線L周りに回転可能に支持する円板状の第1軸受部材61と、ロータ軸40の他方側L2の端部付近を軸線L周りに回転可能に支持する第2軸受部材66と、ロータ軸40の周りに配置されたダンパケース20とを有している。
ダンパケース20は、ロータ軸40の周りを囲む第1円筒部21と、径方向外側で第1円筒部21の周りを囲む第2円筒部22とを有しており、第2円筒部22は、第1円筒部21より一方側L1に突出している。第1円筒部21と第2円筒部22とは、他方側L2の円環状の第1端板部23を介して連結されている。また、第1円筒部21の内側では、一方側L1の端部付近に、第1円筒部21から径方向内側に張り出した円環状の第2端板部24が設けられており、第2端板部24の中央穴240を貫通するようにロータ軸40が配置されている。第1円筒部21の内側では、他方側L2の端部に段部27が形成されており、段部27を利用して第2軸受部材66の円筒部661が保持されている。
第1円筒部21と第2円筒部22との間にはコイルバネからなるアシストバネ70が配
置されている。アシストバネ70の一方の端部(図示せず)は、ダンパケース20に保持され、他方の端部(図示せず)は5番歯車95に保持されている。アシストバネ70は、便座5が平伏した状態で便座5を起立させる方向の付勢力を発揮している。
置されている。アシストバネ70の一方の端部(図示せず)は、ダンパケース20に保持され、他方の端部(図示せず)は5番歯車95に保持されている。アシストバネ70は、便座5が平伏した状態で便座5を起立させる方向の付勢力を発揮している。
図2、図3および図4に示すように、ロータ軸40は、軸線L方向の略中央部分に丸棒状の第1軸部41を有している。第1軸部41に対して一方側L1で隣り合う端部は、相対向する位置に平坦面421が形成された第2軸部42になっている。かかる第2軸部42には5番車95が固定されている。
ロータ軸40において、第1軸部41に対して他方側L2で隣り合う端部は、相対向する位置に平坦面431が形成された第3軸部43になっている。第1軸部41と第3軸部43との間には、第1軸部41より大径の大径部44が形成されており、かかる大径部44は、第2軸受部材66の円筒部661の内側に位置する。大径部44には周溝441が形成されており、かかる周溝441にはOリング451が装着されている。
第1軸部41は、第2端板部24から一方側L1に突出している。第1軸部41には、第1円筒部21に一方側L1で隣り合う個所に第1軸受部材61が配置されており、第1軸受部材61と第2端板部24との間には、Oリング452が装着されている。
このようにして、第1円筒部21の内側には、第1円筒部21の内周壁210とロータ軸40の第1軸部41の外周面410との間にダンパ室11が区画され、かかるダンパ室11には、オイル等の流体12が充填されている。
(ダンパ室11の構成)
図5は、本発明を適用した流体ダンパ装置10のダンパ室11の内部構成を示す説明図であり、図5(a)、(b)は各々、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢とする第2方向B(開方向)にロータ軸40を駆動した際のダンパ室11内の様子を示す説明図、および起立姿勢にある便座5を平伏姿勢とする第1方向A(閉方向)にロータ軸40を駆動した際のダンパ室11内の様子を示す説明図である。
図5は、本発明を適用した流体ダンパ装置10のダンパ室11の内部構成を示す説明図であり、図5(a)、(b)は各々、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢とする第2方向B(開方向)にロータ軸40を駆動した際のダンパ室11内の様子を示す説明図、および起立姿勢にある便座5を平伏姿勢とする第1方向A(閉方向)にロータ軸40を駆動した際のダンパ室11内の様子を示す説明図である。
図3および図5に示すように、ダンパ室11には、ダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210から径方向内側に向けて板状の仕切り用凸部26が突出しており、仕切り用凸部26の先端部261は、ロータ軸40の第1軸部41の外周面410に接している。本形態において、仕切り用凸部26は、軸線L周りに180°離間する2個所に設けられている。仕切り用凸部26は、ダンパ室11において軸線L方向の全体にわたって延在しており、ダンパ室11は、2つの部屋に仕切られている。
図3、図4および図5に示すように、ロータ軸40の第1軸部41の外周面410には、軸線L周りに180°離間する2個所に弁体支持用凸部46が形成されており、かかる2つの弁体支持用凸部46の各々に弁体50が支持されている。2つの弁体支持用凸部46はいずれも、軸線L方向において大径部44から第2端板部24に近接する位置まで延在している。
弁体支持用凸部46の径方向外側部分には、径方向外側に突出した第1凸部461と、第1凸部461に対して軸線L周りの第1方向Aで隣り合う位置で径方向外側に突出する第2凸部462とが形成されており、第1凸部461と第2凸部462との間には溝460が形成されている。溝460は、内周面が約180°を超える角度範囲にわたって湾曲した円弧状になっており、溝460には弁体50が支持されている。第1凸部461は、第2凸部462より周方向の幅が広く、第1凸部461の先端側は、第1方向Aに向けて付き出している。また、第1凸部461の先端部は、第2凸部462の先端部より径方向
外側に位置する。また、弁体支持用凸部46は、周方向の幅が径方向外側より径方向内側で狭くなっている。
外側に位置する。また、弁体支持用凸部46は、周方向の幅が径方向外側より径方向内側で狭くなっている。
弁体50は、軸線Lと平行な軸線方向に延在する断面略円形の基部51と、基部51から径方向外側、かつ、第1方向Aに突出した先端部52とを備えている。基部51は、第1凸部461と第2凸部462との間の溝460において軸線Lと平行な軸線周りに回転可能に支持されており、先端部52は、第2凸部462に径方向外側から被さるように第1方向Aに傾いている。また、先端部52の径方向外側部分は、第1凸部461および第2凸部462より径方向外側に位置する。
(基本動作)
本形態の流体ダンパ装置10において、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢とする方向(開方向)に駆動する際、図5(a)に示すように、ロータ軸40は、軸線L周りに第1方向Aとは反対の第2方向Bに回転する。このため、弁体50の先端部52は、流体12から流体圧を受けて基部51を中心に第1方向Aに傾き、先端部52が第2凸部462の側に向けて移動する。その結果、先端部52の径方向外側部分とダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210との間には隙間Gが形成される。従って、弁体50および弁体支持用凸部46では、第1方向Aへの流体の移動が隙間Gによって制限される結果、ロータ軸40には負荷(抗力)が加わる。但し、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの隙間Gは、後述するように、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したときの隙間Gより広い。それ故、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの負荷(抗力)は、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したときの負荷(抗力)より小さい。
本形態の流体ダンパ装置10において、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢とする方向(開方向)に駆動する際、図5(a)に示すように、ロータ軸40は、軸線L周りに第1方向Aとは反対の第2方向Bに回転する。このため、弁体50の先端部52は、流体12から流体圧を受けて基部51を中心に第1方向Aに傾き、先端部52が第2凸部462の側に向けて移動する。その結果、先端部52の径方向外側部分とダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210との間には隙間Gが形成される。従って、弁体50および弁体支持用凸部46では、第1方向Aへの流体の移動が隙間Gによって制限される結果、ロータ軸40には負荷(抗力)が加わる。但し、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの隙間Gは、後述するように、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したときの隙間Gより広い。それ故、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの負荷(抗力)は、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したときの負荷(抗力)より小さい。
次に、図5(b)に示すように、起立姿勢にある便座5を平伏姿勢とする方向(閉方向)に駆動する際、ロータ軸40は、軸線L周りに第1方向Aに回転する。このため、弁体50の先端部52は、流体12から流体圧を受けて基部51を中心に第2方向Bに傾き、先端部52が第1凸部461の側に向けて移動する。その結果、先端部52の径方向外側部分は、径方向外側に移動するので、先端部52の径方向外側部分とダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210との間の隙間Gは、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの隙間Gより狭くなる。本形態では、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したとき、その全角度範囲において、先端部52の径方向外側部分は、ダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、隙間Gが0となる。従って、弁体50と内周壁210との間では、第2方向Bへの流体12の移動が阻止される結果、ロータ軸40には、ロータ軸40が軸線L周りに第2方向Bに回転したときの負荷(抗力)より大きな負荷(抗力)が加わる。このような場合でも、弁体50より一方側L1では、弁体50の端部と第2端板部24との間にはわずかな隙間が空いている。従って、弁体50より一方側L1では、第2方向Bへの流体の移動がわずかに許容される。それ故、ロータ軸40は、大きな負荷が加わるものの、低速度での第1方向Aへの回転が許容される。
(内周壁210の構成)
図6は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の説明図であり、図6では、内周壁210の内径の周方向での変化を誇張して示してある。図7は、本発明を適用した流体ダンパ装置10において、ロータ軸40が第2方向Bに回転したときの弁体50と内周壁210との隙間Gの説明図であり、図7(a)、(b)は、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢に向けて回転を開始したときの説明図、および起立姿勢に到達し終えたときの説明図である。図8は、本発明を適用した流体ダンパ装置10における便座5の姿勢(ロータ軸40の角度位置)と負荷の大きさとの関係等を模式的に示す説明図であり、図8(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、便座5の姿勢と便座5に加わる重力に起因する回転力との関係を示す説明図、角度位置と内周壁210の内
径との関係を示す説明図、ロータ軸40の角度位置と流体12からロータ軸40に加わる負荷との関係を示す説明図、便座5を開方向に駆動した際の便座5の姿勢と回転速度との関係を示す説明図、および便座5を閉方向に駆動した際の便座5の姿勢と回転速度との関係を示す説明図である。
図6は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の説明図であり、図6では、内周壁210の内径の周方向での変化を誇張して示してある。図7は、本発明を適用した流体ダンパ装置10において、ロータ軸40が第2方向Bに回転したときの弁体50と内周壁210との隙間Gの説明図であり、図7(a)、(b)は、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢に向けて回転を開始したときの説明図、および起立姿勢に到達し終えたときの説明図である。図8は、本発明を適用した流体ダンパ装置10における便座5の姿勢(ロータ軸40の角度位置)と負荷の大きさとの関係等を模式的に示す説明図であり、図8(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、便座5の姿勢と便座5に加わる重力に起因する回転力との関係を示す説明図、角度位置と内周壁210の内
径との関係を示す説明図、ロータ軸40の角度位置と流体12からロータ軸40に加わる負荷との関係を示す説明図、便座5を開方向に駆動した際の便座5の姿勢と回転速度との関係を示す説明図、および便座5を閉方向に駆動した際の便座5の姿勢と回転速度との関係を示す説明図である。
図6に示すように、本形態の流体ダンパ装置10において、第1円筒部21の内周壁210の内径は、周方向で相違している。本形態においては、ロータ軸40が回転した際の弁体50の移動角度範囲において、内周壁210の内径は、第2方向Bにおいて単調減少している。また、ロータ軸40が回転した際の弁体50の移動角度範囲において、内周壁210の内径は、周方向において2段階に切り換わっている。本形態では、便座5が平伏姿勢にあるときに弁体50が位置する角度位置を0°とし、便座5が起立姿勢にあるときに弁体50が位置する角度位置を90°としたとき、便座5の可動範囲(弁体50の移動角度範囲)は、約110°に設定されている。ここで、内周壁210は、約70°〜約110°の角度範囲θ1では半径r1であり、0°〜約45°の角度範囲θ2では半径r2であり、半径r1、r2は、以下の関係
r1<r2
になっている。また、内周壁210は、約45°〜約70°の角度範囲では半径r2から半径r1まで連続的に変化している。
r1<r2
になっている。また、内周壁210は、約45°〜約70°の角度範囲では半径r2から半径r1まで連続的に変化している。
従って、ロータ軸40が第2方向Bに回転し始めて、平伏姿勢にある便座5を起立姿勢に向けて回転を開始したときの弁体50と内周壁210との隙間G(図7(a)参照)より、便座5が起立姿勢に到達し終えたときの弁体50と内周壁210との隙間G(図7(b)参照)は狭くなっている。このため、図8を参照して以下に説明するように、本形態の流体ダンパ装置10および駆動装置1においては、便座5を平伏姿勢から起立姿勢に駆動する際、便座5の移動速度の変化を緩和することができる。
まず、図8(a)に、便座5の姿勢(角度)と、便座5に加わる重力に起因する回転力との関係を示すように、便座5が平伏姿勢にあるとき、重力に起因する回転力が最も大きく、起立姿勢に移行するに伴い、便座5の重力に起因する回転力が小さくなっていく。
従って、図8(d)に実線V1bで示すように、モータ80を定電流駆動すると、流体ダンパ装置10からの負荷を考慮しない場合、便座5(ロータ軸40)の回転速度は、0°から90°まで移行するまでの間で速くなっていく。
ここで、流体ダンパ装置10では、内周壁210の内径が、図8(b)に示すように、0°から90°まで移行するまでの途中で小さくなっているので、図8(c)に実線Dbで示すように、便座5が平伏姿勢から起立姿勢になる途中で、流体ダンパ装置10では、流体12からロータ軸40に加わる負荷が大きくなる。それ故、モータ80を定電流駆動した際でも、流体ダンパ装置10からの負荷を考慮すると、便座5(ロータ軸40)の回転速度は、図8(d)に実線V2bで示すように、0°から90°まで移行するまでの間において、便座5の回転速度(ロータ軸40の回転速度)の変化を緩和することができる。
なお、便座5が起立姿勢から平伏姿勢になる際、弁体50の先端部52の径方向外側部分は、ダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、隙間Gが0となるため、図8(c)に実線Daで示すように、流体12からロータ軸40に加わる負荷が一定である。このため、モータ80を定電流駆動して、便座5が起立姿勢から平伏姿勢に駆動する際、流体ダンパ装置10からの負荷を考慮しない場合の速度を図8(e)に実線V1aで示し、流体ダンパ装置10からの負荷を考慮した場合の速度を図8(e)に実線V2aで示すように、流体ダンパ装置10からの負荷を考慮すると、便座5の回転速度(ロー
タ軸40の回転速度)は、全体的に遅くなる。
タ軸40の回転速度)は、全体的に遅くなる。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の流体ダンパ装置10および駆動装置1において、ロータ軸40に支持された弁体50は、ロータ軸40から径方向外側かつロータ軸40の軸L線周りの第1方向Aに突出している。このため、ロータ軸40が第1方向Aとは反対側の第2方向Bに回転したときには、弁体50は、第1方向Aに傾いて弁体50と内周壁210との間に隙間Gを形成し、ロータ軸40が第1方向Aに回転したときには、弁体50は、第2方向Bに傾いて第2方向Bの回転時より隙間Gを狭める。かかる回転の際、ロータ軸40には、第1方向Aの回転時および第2方向Bの回転時のいずれにおいても、隙間Gの大きさに対応する負荷が流体12から加わる。ここで、内周壁210は、周方向において内径が相違しているため、ロータ軸40が第2方向Bに回転する際、隙間Gの大きさが変化するので、ロータ軸40が流体12から受ける負荷の大きさが変化する。
以上説明したように、本形態の流体ダンパ装置10および駆動装置1において、ロータ軸40に支持された弁体50は、ロータ軸40から径方向外側かつロータ軸40の軸L線周りの第1方向Aに突出している。このため、ロータ軸40が第1方向Aとは反対側の第2方向Bに回転したときには、弁体50は、第1方向Aに傾いて弁体50と内周壁210との間に隙間Gを形成し、ロータ軸40が第1方向Aに回転したときには、弁体50は、第2方向Bに傾いて第2方向Bの回転時より隙間Gを狭める。かかる回転の際、ロータ軸40には、第1方向Aの回転時および第2方向Bの回転時のいずれにおいても、隙間Gの大きさに対応する負荷が流体12から加わる。ここで、内周壁210は、周方向において内径が相違しているため、ロータ軸40が第2方向Bに回転する際、隙間Gの大きさが変化するので、ロータ軸40が流体12から受ける負荷の大きさが変化する。
このため、ロータ軸40に対して、ロータ軸40の回転に伴って平伏姿勢および起立姿勢に切り換わる便座5(可動部材)を連結したとき、ロータ軸40が第2方向Bに回転して便座5が平伏姿勢から立ち上るときには、便座5の自重に起因する大きな負荷がロータ軸40に加わる一方、起立姿勢に近くづくと、流体ダンパ装置10において流体12からロータ軸40に加わる負荷が大きくなる。従って、ロータ軸40が第2方向Bに回転して便座5が平伏姿勢から起立姿勢に回転する際の速度の変化を緩和することができる。それ故、ロータ軸40を第2方向Bに駆動する際、ロータ軸40の角度位置を検出してモータ80に対する駆動電流の大きさを切り換えるという複雑な回路構成を採用しなくても、ロータ軸40の回転速度の変化を緩和することができる。よって、便座5が起立姿勢に近づくに伴って急速に回転するという事態を回避することができる。
(内周壁210の変形例)
図9は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の変形例1の説明図である。図10は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の変形例2の説明図である。図9および図10では、内周壁210の内径の周方向での変化を誇張して示してある。
図9は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の変形例1の説明図である。図10は、本発明を適用した流体ダンパ装置10の第1円筒部21の内周壁210の内径の変形例2の説明図である。図9および図10では、内周壁210の内径の周方向での変化を誇張して示してある。
上記実施の形態では、第1円筒部21の内周壁210の内径が2段階に切り換わっていたが、図9に示すように、第1円筒部21の内周壁210の内径が2段階以上に切り換わっている構成を採用してもよい。例えば、第1円筒部21の内周壁210の内径が3段階に切り換わっている。より具体的には、角度範囲θ1では、第1円筒部21の内周壁210の半径がr1であり、角度範囲θ2では、第1円筒部21の内周壁210の半径がr2であり、角度範囲θ3では、第1円筒部21の内周壁210の半径がr3である。ここで、半径r1、r2、r3は以下の関係
r1<r3<r2
を有している。
r1<r3<r2
を有している。
また、第1円筒部21の内周壁210の内径が連続的に切り換わっている構成を採用してもよい。例えば、図10に示すように、第1円筒部21の内周壁210の内径は、半径r1、半径r3、半径r2まで連続的に変化している構成であってもよい。
[他の実施の形態]
上記実施の形態において、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したとき、先端部52の径方向外側部分は、ダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、隙間Gが0となっていたが、内周壁210の内径が小さな角度範囲のみで、先端部52の径方向外側部分がダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、その
他の角度範囲では、先端部52の径方向外側部分とダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210との隙間Gが0になっていない構成であってもよい。また、上記実施の形態において、モータ80は、ロータ軸40を駆動している期間中、ロータ軸40の角度位置にかかわらず、定電流駆動されていたが、ロータ軸40を駆動している期間中、ロータ軸40の角度位置にかかわらず、定電圧駆動される構成を採用してもよい。
上記実施の形態において、ロータ軸40が軸線L周りに第1方向Aに回転したとき、先端部52の径方向外側部分は、ダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、隙間Gが0となっていたが、内周壁210の内径が小さな角度範囲のみで、先端部52の径方向外側部分がダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210に当接し、その
他の角度範囲では、先端部52の径方向外側部分とダンパケース20の第1円筒部21の内周壁210との隙間Gが0になっていない構成であってもよい。また、上記実施の形態において、モータ80は、ロータ軸40を駆動している期間中、ロータ軸40の角度位置にかかわらず、定電流駆動されていたが、ロータ軸40を駆動している期間中、ロータ軸40の角度位置にかかわらず、定電圧駆動される構成を採用してもよい。
1・・駆動装置、2・・洋式便器、4・・便器本体、5・・便座、6・・便蓋、7・・ユニットカバー、8・・回転駆動部、10・・流体ダンパ装置、11・・ダンパ室、12・・流体、20・・ダンパケース、21・・第1円筒部、22・・第2円筒部、26・・仕切り用凸部、40・・ロータ軸、41・・第1軸部、46・・弁体支持用凸部、50・・弁体、51・・基部、52・・先端部、70・・アシストバネ、80・・モータ、90・・減速輪列、100・・洋式トイレユニット、460・・溝、461・・第1凸部、462・・第2凸部、A・・第1方向、B・・第2方向、G・・隙間、L・・軸線
Claims (9)
- 内周壁および前記内周壁から径方向内側に突出した仕切り用凸部を備えた筒状のダンパケースと、
前記ダンパケースの内側に挿入され、前記ダンパケースとの間にダンパ室を構成するロータ軸と、
前記ロータ軸に支持され、前記ロータ軸から径方向外側かつ前記ロータ軸の軸線周りの第1方向に突出した弁体と、
前記ダンパ室に充填された流体と、
を有し、
前記弁体は、前記ロータ軸が前記第1方向とは反対側の第2方向に回転したときには、前記第1方向に傾いて前記弁体と前記内周壁との間に隙間を形成し、前記ロータ軸が前記第1方向に回転したときには、前記第2方向に傾いて前記第2方向の回転時より前記隙間を狭め、
前記内周壁は、周方向において内径が相違しており、前記ロータ軸には、前記第1方向の回転時および前記第2方向の回転時のいずれにおいても、前記隙間の大きさに対応する負荷が前記流体から加わることを特徴とする流体ダンパ装置。 - 前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、前記第2方向において単調減少していることを特徴とする請求項1に記載の流体ダンパ装置。
- 前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、周方向において2段階以上に切り換わっていることを特徴とする請求項2に記載の流体ダンパ装置。
- 前記ロータ軸が回転した際の前記弁体の移動角度範囲において、前記内周壁の内径は、周方向において連続的に変化していることを特徴とする請求項2に記載の流体ダンパ装置。
- 前記ロータ軸が前記第1方向に回転した際、少なくとも前記隙間が最も狭い角度位置では、前記弁体が前記内周壁に接していることを特徴とする請求項2乃至4の何れか一項に記載の流体ダンパ装置。
- 請求項2乃至5の何れか一項に記載の流体ダンパ装置を備えた駆動装置であって、
前記ロータ軸には、モータを駆動源とする回転駆動部が設けられていることを特徴とする駆動装置。 - 前記モータでは、前記ロータ軸を駆動している期間中、前記ロータ軸の角度位置にかかわらず、定電流駆動または定電圧駆動が行われることを特徴とする請求項6に記載の駆動装置。
- 請求項6または7に記載の駆動装置を備えたダンパ付き機器であって、
前記ロータ軸には、前記ロータ軸の回転に伴って平伏姿勢および起立姿勢に切り換わる可動部材が連結されており、
前記可動部材は、前記ロータ軸が前記第1方向に回転した際、前記起立姿勢から前記平伏姿勢に切り換わり、前記ロータ軸が前記第2方向に回転した際、前記平伏姿勢から前記起立姿勢に切り換わることを特徴とするダンパ付き機器。 - 前記可動部材は、洋式トイレの便座であることを特徴とする請求項8に記載のダンパ付
き機器。
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