JPH08308768A - 便座及び／または便蓋の電動開閉機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機を用いる便座及び便蓋の開閉機構にお
いて、簡単な構造で最適な便座及び便蓋の開閉動作が得
られるようにすること。 【構成】 便座及び／または便蓋をモータの出力軸に連
接して開閉駆動可能とした開閉機構において、便座及び
／または便蓋のそれぞれの開閉動作時のモータの出力軸
の回転の制御モードを、便座及び便蓋のそれぞれの回転
モーメントに釣り合う出力軸のディテントトルクを閾値
として変更し、便座及び便蓋が開閉動作するときの出力
軸の制御モードを切り換える際でも、これらの便座及び
便蓋の作動の急激な変化のない滑らかな作動を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、便座及び便蓋を電動機
により開閉駆動させる開閉機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】便器に備える便座及び便蓋は、手で取り
扱って開いたり閉じたりするものが一般的である。これ
に対し、たとえば特開昭６３−１０５７２２号公報に記
載されているように、ヒンジ部分に圧縮コイルスプリン
グやトーションスプリング等を組み込み、手動による開
閉操作を軽快にしかも便器本体側への急な落下を防ぐよ
うにしたものも従来から知られている。

【０００３】このようなスプリングを用いるものでは、
スプリングのバネ定数や便座及び便蓋による負荷の伝達
状況等によって、便座及び便蓋の開閉動作が変化しやす
い。このため、安定した動作を得るには、スプリングに
よる保持力の設定を適正化することが必要となるが、こ
れはスプリング自体の加工精度及び組立て精度の面から
みて困難な点が多い。

【０００４】一方、スプリングによる保持の不安定さを
解消するものとして、たとえば実開平１−６７９９６号
公報や実開平１−６７９９７号公報に記載されているよ
うに、電動機を用いて便座及び便蓋の開閉動作を行なわ
せるものもある。これは、電動機の出力軸に減速歯車機
構等を介して便座及び便蓋のヒンジ軸を連接し、電動機
の出力軸のトルクを便座及び便蓋の角度に応じて適正と
なるように制御するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、便座及び便
蓋が動作するときのその回転モーメントはそれぞれの角
度によって刻々と変化していくので、電動機の出力軸の
トルクもこれに適合させるように制御することが必要で
ある。このため、先の従来例で挙げたようにスプリング
を組み込むことによって、電動機自身の制御だけでは対
応できないトルク変化に追従させるようにする機構等が
必要となり、構造の複雑化は避けられない。

【０００６】また、便座及び便蓋の角度によるトルクの
変化に追従できるように電動機の出力軸を制御するため
には、電磁クラッチ等を含む機構とすることになり、部
品点数の増加に伴う制御対象の増加により、制御もかな
り複雑になる。

【０００７】このように、電動機を利用して便座や便蓋
の開閉動作を最適化するにしても、動作中のトルク変動
に対して適正な動作を保持するには構造が複雑になりが
ちであり、その動作自体も閉じるときの速度が速くなり
過ぎたり必要以上に遅延化される等の問題がある。

【０００８】本発明において解決すべき課題は、電動機
を用いる便座及び便蓋の開閉機構において、簡単な構造
で最適な便座及び便蓋の開閉動作が得られるようにする
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、便座及び／ま
たは便蓋をモータの出力軸に連接して開閉駆動可能とし
た開閉機構において、前記便座及び／または便蓋のそれ
ぞれの開閉動作時の前記モータの出力軸の回転の制御モ
ードを、前記便座及び便蓋のそれぞれの回転モーメント
に釣り合う前記出力軸のディテントトルクを閾値として
変更する系としてなることを特徴とする。

【００１０】このような構成において、便座または便蓋
を閉じるとき、便座または便蓋の回転モーメントが出力
軸のディテントトルクよりも小さい期間ではモータの出
力軸を定速モードで制御し、回転モーメントがディテン
トトルクよりも大きい期間ではモータの出力軸に逆トル
クを作用させる制動モードで制御する系とすることがで
きる。

【００１１】また、便座または便蓋を開くとき、便座ま
たは便蓋の回転モーメントが出力軸のディテントトルク
よりも大きい期間ではモータの出力軸を定速モードで制
御し、回転モーメントがディテントトルクよりも小さい
期間では出力軸の回転数を定速モードより減少させる減
速モードで制御する系の構成とすることもできる。

【００１２】

【作用】モータの出力軸のディテントトルクを閾値とす
るので、便座及び便蓋が開閉動作するときの出力軸の制
御モードを切り換える際でも、これらの便座及び便蓋の
作動の急激な変化がなく、滑らかな作動が可能となる。

【００１３】モータの出力軸のディテントトルクよりも
便座及び便蓋の回転モーメントが大きいときには、出力
軸の回転を制動制御するようにすれば、便座と便器また
は便座と便蓋どうしの衝突が防止される。

【００１４】モータの出力軸よりも便座及び便蓋の回転
モーメントが小さいときには、出力軸の回転を減速制御
するようにすれば、便座及び便蓋のそれぞれをこれらに
連接する便器本体や機能部ケーシングとの間での衝突が
防止される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の電動開閉機構を備えた便器装
置の斜視図である。

【００１６】図において、便器本体１の上にケーシング
２を取り付け、このケーシング２に便座３及び便蓋４を
それぞれ開閉自在に取り付けている。ケーシング２の内
部には、便器本体１のボール部に洗浄水を供給するため
の洗浄水タンクや、局部洗浄のための機能部が収納され
ている。また、便座３及び便蓋４の基端部には、それぞ
れ一対の取付け座３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを設け、これ
らをケーシング２の内部に設けた駆動機構に連接する。

【００１７】図２は便座３及び便座４のそれぞれの駆動
機構との連接構造を示す概略平面図である。

【００１８】ケーシング２の中には便座３用及び便蓋４
用のそれぞれの駆動ユニット５，６を備え、取付け座３
ａ〜４ｂに差し込むヒンジ軸７ａ，７ｂを駆動ユニット
５，６のそれぞれの出力軸に連接する。そして、この連
接構造においては、従来の電動式の開閉機構と同様に、
便座３及び便蓋４はそれぞれ独立して開閉動作できるよ
うな連接関係とする。

【００１９】図３は便座３用の駆動ユニット５の概要を
示すものである。

【００２０】駆動ユニット５は直流のモータ５ａを備え
減速機５ｂを介してその出力軸５ｃをヒンジ軸７ａに連
接したものであり、モータ５ａの作動を制御するための
コントローラ５ｄ及び便座３の閉じた姿勢から起立姿勢
までの角度を検出する開閉検知センサ５ｅを備えてい
る。この開閉検知センサ５ｅは、たとえばエンコーダ等
を利用して出力軸５ｃの基準位置からの回転量を検出
し、その信号を受けたコントローラ５ｅによって便座３
の姿勢を演算し、モータ５ａの作動を制御する。

【００２１】ここで、便座３の駆動ユニット５による開
閉動作に際して、出力軸５ｃのディテントトルクを境界
とし、このディテントトルクよりも便座３の回転モーメ
ントが大きいか小さいかによってモータ５ａの出力軸５
ｃの回転を制御する。

【００２２】図４は便座３を開閉動作させるときの回転
モーメントを示す線図であって、モータ５ａの出力軸５
ｃのディテントトルクの設定を併せて示すものであり、
横軸に便座３の回転角度をとり、縦軸に便座３の回転モ
ーメントをとって示す。

【００２３】閉じているときの便座３の回転角度は０°
であり、起立したときの回転角度は１００〜１２０°程
度である。そして、閉じている便座３を起立動作させる
ときの開始時点での回転モーメントはＭｃであり、起立
角度が８０〜９０°のときの回転モーメントはＭｏ₁ 〜
Ｍｏ₂ である。

【００２４】このような便座３が動作するときの回転モ
ーメントの変化に対し、モータ５ａの出力軸５ｃのディ
テントトルクＭｄは、便座３の回転モーメントの値のＭ
ｃより小さくＭｏ₁ よりも大きい範囲内に設定する。す
なわち、出力軸５ｃと便座３とが相互の回転力に関して
平衡するときの出力軸５ｃのトルクをディテントトルク
Ｍｄとして設定する。

【００２５】便座３の回転モーメントがディテントトル
クＭｄよりも大きいとき、すなわち回転角度αよりも小
さい範囲では、出力軸５ｃのトルクによって便座３は起
立方向への回動力を受けて回動していき、回転角度αを
越えるとこのディテントトルクＭｄより小さいトルクで
も便座３を起立方向へ回動させることができる。すなわ
ち、起立していく便座３は回転角度αのときに出力軸５
ｃのディテントトルクＭｄと釣り合うので、この時点で
出力軸５ｃの回動モードを変更しても、便座３の動作が
不連続的になることがなく滑らかに起立動作させること
ができる。

【００２６】また、便座３を起立姿勢から閉じるとき
も、回転角度αの時点で出力軸５ｃのディテントトルク
Ｍｄと便座３の回転モーメントとが釣り合うので、同様
にこのディテントトルクＭｄを閾値として出力軸５ｃの
回動モードを変更して緩やかな閉止を実現することがで
きる。

【００２７】このようにモータ５ａの出力軸５ｃのディ
テントトルクＭｄを設定し、便座３をモータ５ａによっ
て開くとき及び閉じるときには、このディテントトルク
Ｍｄを閾値として出力軸５ｃの回転を制御する。すなわ
ち、便座３を開くときには、図４の線図から明らかなよ
うに、開始時期の回転モーメントが大きくて少し開いた
ときに最大値をとり、その後は回動角度の増加に従って
回転モーメントは減少していく。したがって、便座３を
起立させるときには、その初期の間であって便座３の回
転モーメントが出力軸５ｃのディテントトルクＭｄに釣
り合うまで期間では、便座３を付勢して回動させるよう
にし、その後はトルクを小さくして緩やかに回動させる
ようにする。こうすれば、便座３は出力軸５ｃのディテ
ントトルクＭｄを閾値とした回転制御により、初期の期
間では速やかに立ち上がっていき、その後起立姿勢に到
達するまでは緩やかに回動動作する制御が可能となる。

【００２８】また、便座３をその起立姿勢から閉じる動
作のときも、出力軸５ｃのディテントトルクＭｄを閾値
として便座３の回転モーメントとの関係によって回転を
制御する。すなわち、便座３を起立姿勢から倒すときに
は、出力軸５ｃのディテントトルクＭｄに釣り合う便座
３の回転角度までは一定の速度で回転させ、その後は便
座３自身の慣性や加速度による増速に対して減速させる
ようにすることで、緩やかな便座３の閉止が保たれるよ
うにする。

【００２９】なお、便蓋４についてもその駆動ユニット
６に備えるモータを全く同様の制御によって操作するも
のとする。

【００３０】図５はモータ５ａの出力軸５ｃの回転の制
御を示すチャートである。このチャートにおいて、横軸
は起立から全閉または全閉から起立までの角度を現す。
そして、θは出力軸５ｃのディテントトルクと便座３の
回転モーメントが釣り合う付近の角度である。

【００３１】開いている便座３を閉じる動作のときに
は、モータ５ａの作動開始から定速モードとし、角度θ
に達した時点で制動モードに切り換える。

【００３２】この制動モードは、便座３を閉じる向きの
出力軸５ｃの回転方向に対して逆トルクを発生させるも
のである。すなわち、直流のモータ５ａでは、モータ５
ａを発電機と見做して回転エネルギを吸収させる回生制
動や発電制動及び通電の極性を変えることによって逆ト
ルクを発生させる逆転制動ができるため、出力軸５ｃに
対しての逆トルクの負荷が可能である。

【００３３】このように、便座３を閉じる向きの出力軸
５ｃの回転に対して逆トルクをモータ５ａによって発生
させることで、便座３の回転モーメントが出力軸５ｃの
ディテントトルクを越えたときには、その以前の回動速
度よりも遅めに設定される。このため、便座３が自由落
下運動したり加速度がついて回動することがなくなり、
便器本体１側への緩やかな閉止が実現できる。

【００３４】また、閉じている便座３を起立させるとき
には起立開始の時点からθの角度までの起立の期間につ
いて、モータ５ａの出力軸５ｃを定速モードで作動させ
る。そして、出力軸５ｃのディテントトルクに対応する
角度θを越える時点で、出力軸５ｃを減速モードに移行
する。

【００３５】この出力軸５ｃの減速モードは、便座３の
回転モーメントの大きさや変化に全く無関係にモータ５
ａの出力軸５ｃの回転数を下げるものである。すなわ
ち、直流のモータ５ａでは、その電機子への供給電圧を
変えることによって回転数を下げることができるので、
このような制御は容易に実行され得る。

【００３６】このように出力軸５ｃの回転数を下げる
と、便座３の回動速度が小さくなってその運動エネルギ
も小さくなる。したがって、出力軸５ｃが回動して便座
３を最終的な起立姿勢に立ち上げられる直前にモータ５
ａへの電力供給を停止した場合には、回動を続けてきた
便座３の慣性も小さく減衰しているので、速やかに便座
３をその起立位置に停止させることができる。

【００３７】なお、便蓋４についても先に述べたように
同様の制御が行われ、便蓋４の回転モーメントと釣り合
うディテントトルクを設定することによって、その前後
でのモータの出力軸の回動モードを変更して適正な便蓋
４の回動動作を得ることができる。図５には、この便蓋
４を駆動するモータについての作動モータも示してい
る。

【００３８】ここで、出力軸５ｃのディテントトルクＭ
ｄを先に説明した値の範囲に設定すると、便座３が閉じ
てしまう姿勢の回転角度９０°よりも大きいので、ディ
テントトルクＭｄに相当する回動角度から便器本体１に
被さるまでの間の期間を減速過程として充当できる。こ
のため、便座３は先にも述べたように、便器本体１に対
して緩やかに接近して最終的に突き当たることになり、
衝突音の発生がなくまた便座３への衝撃の負荷も解消さ
れる。そして、便蓋４についても同様の回動モードとす
ることによって、便座３との衝突音や衝撃を防ぐことが
できる。

【００３９】また、出力軸５ｃのディテントトルクＭｄ
を便座３の全閉時のモーメントよりも小さくしたことか
ら、出力軸５ｃの制御が格段に簡単になる。たとえば便
座３の最大モーメントの近傍をディテントトルクとした
場合、便座モーメントとこの設定したディテントトルク
とを対応させたとき、釣り合い点が２個所発生すること
が防止できる。すなわち、開放時でも閉成時でも制御の
変更を１回とすることができるので、出力軸５ｃの回動
制御が複雑になることはない。

【００４０】図６は便座３用の出力軸５ｃのディテント
トルクＭｄと便座３の回転モーメントが釣り合う回転角
度θを先の例よりも小さくしたものであり、便蓋４につ
いても例示している。

【００４１】この場合でも、先の便座３の開閉動作と基
本的には同じ制御によって出力軸５ｃを作動させるもの
とする。

【００４２】便座３を閉じるときには、角度θまで回動
したとき時点で出力軸５ｃのディテントトルクＭｄと便
座３の回転モーメントが釣り合う。したがって、この釣
り合いまでの時期では定速モードで便座３を速やかに回
動させ、この時期を過ぎると先に説明した制動モードと
することにより、便座３を緩やかに便器本体１側に被せ
ることができる。

【００４３】便座３を起立させるときは、角度θまでは
定速モードで回動してその第１の減速モードで角度Θま
で回動し、更にこの角度Θを越えると第２の減速モード
で最終姿勢まで起立していく。

【００４４】また、便蓋４についても、図示のようなモ
ードで便座３と同様の開閉動作が実行される。

【００４５】なお、実施例ではモータ５ａを直流モータ
としているが、これに代えて回転角検出器付きのステッ
ピングモータ，ＤＣサーボモータ，ＡＣサーボモータ及
び可変速モータであっても、同様の制御が可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明では、モータの出力軸のディテン
トトルクを閾値として便座及び便蓋の開動作及び閉動作
の際の便座及び便蓋の動きのモード切換えを行うので、
この切換えの過渡期でも急激な動作の変化を伴うことが
なく、滑らかな動作をさせることができる。このため、
便器と便座または便座と便蓋どうしの衝突をなくすこと
ができ、衝突音等の発生がなくまた部材の保全も図られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開閉機構を備えた便器設備を示す図で
ある。

【図２】便座及び便蓋の駆動機構への連接構造を示す概
略平面図である。

【図３】便座の駆動機構の概要を示す図である。

【図４】便座の回転角度とモーメントの関係を示す線図
である。

【図５】定速モードから減速または制動モードへ切り換
える制御パターンを示すチャートである。

【図６】制御パターンの別の例を示すチャートである。

【符号の説明】

１ 便器本体 ２ ケーシング ３ 便座 ４ 便蓋 ５ 駆動ユニット ５ａ モータ ５ｂ 減速機 ５ｃ 出力軸 ５ｄ コントローラ ５ｅ 開閉検知センサ ６ 駆動ユニット ７ａ，７ｂ ヒンジ軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便座及び／または便蓋をモータの出力軸
   に連接して開閉駆動可能とした開閉機構において、前記
   便座及び／または便蓋のそれぞれの開閉動作時の前記モ
   ータの出力軸の回転の制御モードを、前記便座及び便蓋
   のそれぞれの回転モーメントに釣り合う前記出力軸のデ
   ィテントトルクを閾値として変更する系としてなる便座
   及び／または便蓋の電動開閉機構。
2. 【請求項２】 前記便座または便蓋を閉じるとき、前記
   便座または便蓋の回転モーメントが前記出力軸のディテ
   ントトルクよりも小さい期間では前記モータの出力軸を
   定速モードで制御し、前記回転モーメントが前記ディテ
   ントトルクよりも大きい期間では前記モータの出力軸に
   逆トルクを作用させる制動モードで制御する系としてな
   る請求項１記載の便座及び／または便蓋の電動開閉機
   構。
3. 【請求項３】 前記便座または便蓋を開くとき、前記便
   座または便蓋の回転モーメントが前記出力軸のディテン
   トトルクよりも大きい期間では前記モータの出力軸を定
   速モードで制御し、前記回転モーメントが前記ディテン
   トトルクよりも小さい期間では前記出力軸の回転数を前
   記定速モードよりも減少させる減速モードで制御する系
   としてなる請求項１記載の便座及び／または便蓋の電動
   開閉機構。