WO2016132949A1

WO2016132949A1 - トルクリミッタ及び駆動装置

Info

Publication number: WO2016132949A1
Application number: PCT/JP2016/053712
Authority: WO
Inventors: 好徳小林; 角　友紀; 滋岩瀬
Original assignee: ミネベア株式会社
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2016-08-25
Also published as: JP6591171B2; CN107208703A; US10495155B2; EP3267063A1; US20170335895A1; EP3267063A4; EP3267063B1; JP2016151297A

Abstract

　トルクリミッタは、駆動源によって回転する第１の回転体と、第１の回転体に係止された第１の摩擦体と、第１の摩擦体に重ねて配置され、第１の摩擦体との間の摩擦力により、第１の摩擦体の回転に伴って回転する第２の摩擦体と、第２の摩擦体に係止された第２の回転体と、から構成される。好ましくは、第１の回転体と第２の回転体は、同一の回転軸に軸支されており、第１の回転体と第２の回転体のいずれか一方は回転軸に固定されており、他方は回転軸に対して回転可能に支持されている。

Description

トルクリミッタ及び駆動装置

　本発明は、トルクリミッタ及び駆動装置に関する。

　便座または便蓋を自動的に開閉する駆動ユニットを備えた電動便座便蓋開閉機能付き便器が流通している。このような駆動ユニットは、人が手で便座または便蓋を開閉して便座または便蓋に過負荷を加えた時に、駆動ユニットを構成するギアやモータを保護するため、トルクリミッタを備えている。トルクリミッタとして、ラチェットを用いたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１４－１４９０１３号公報

　特許文献１に開示されたトルクリミッタでは、便座または便蓋の開閉時に予め定めたトルク（所定のトルク）を越える過負荷が加わると、ラチェット部の係合が外れて過負荷の伝達が遮断されるが、ラチェット部が回転することによる機械音が発生する。また、その機械音の発生頻度を抑えようと所定のトルクを高めに設定する場合、所定のトルクを越えない過負荷には耐え得るようにモータやギア等の周辺部品には高い強度が要求されることになり、部品のコスト増加にも影響する。加えて、樹脂製ラチェットの場合、実際に過負荷の伝達が遮断される際のトルク（リミットトルク）のバラツキが大きく、回転時はラチェット自体が変形するために経時変化によるリミットトルクの変動が大きくなることも考えられる。

　同様の問題は、便座以外の任意の可動物を自動で開閉等する際に当該トルクリミッタを用いる場合にも発生する。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品への過負荷による影響を抑えつつ静音化を図ることが可能なトルクリミッタ及び駆動装置を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るトルクリミッタは、駆動源によって回転する第１の回転体と、前記第１の回転体に係止された第１の摩擦体と、前記第１の摩擦体に重ねて配置され、前記第１の摩擦体との間の摩擦力により、前記第１の摩擦体の回転に伴って回転する第２の摩擦体と、前記第２の摩擦体に係止された第２の回転体と、から構成されることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の回転体と前記第２の回転体は、同一の回転軸に軸支されており、前記第１の回転体と前記第２の回転体のいずれか一方は前記回転軸に固定されており、他方は前記回転軸に対して回転可能に支持されていることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記回転軸に装着された弾性体及び固定具と、をさらに備え、前記弾性体は、前記第１の回転体と前記第２の回転体を同一方向に付勢し、前記固定具は、前記回転軸に前記弾性体を固定することを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記固定具は、前記付勢する力を調整することを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、積層されて前記第１の回転体の収容部に収容されており、前記第２の回転体は、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体の積層体を押圧して配置されていることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とはそれぞれ環状であり、前記第１の摩擦体は、その外周部に係合部を備え、該係合部は前記第１の回転体の前記収容部に形成された被係合部に係合し、前記第２の摩擦体は、その内周部に係合部を備え、前記第２の回転体は、前記第１の摩擦体の中空部を貫通し、前記第２の摩擦体の前記係合部と係合する被係合部を備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第２の回転体は、前記第１の回転体を回転可能に軸支する回転軸から構成され、前記第１の摩擦体は、前記回転軸に回転可能に軸支されており、前記第２の摩擦体には、前記回転軸が嵌挿されていることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記回転軸は、大径部と前記大径部よりも径の小さい小径部とを備え、前記大径部と前記小径部との間に段差部を有し、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、積層されて前記第１の回転体の収容部に収容されており、前記回転軸は、前記小径部で、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とを軸支し、前記段差部で前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体の積層体を押圧することを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体との少なくとも一方は複数であり、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体は交互に積層して配置されていることを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、摩擦力により、前記第１の回転体の回転に伴う第１の摩擦体の回転力を前記第２の摩擦体に伝え、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体との間の最大静止摩擦力を超える過負荷が前記第１の回転体に加わったときに、前記第１の摩擦体が前記第２の摩擦体に対してスリップすることにより、前記第１の回転体に加わった過負荷を、前記第２の回転体に伝えないことを特徴とする。

　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、前記第１の回転体及び前記第２の回転体は歯車であり、前記第１の摩擦体及び前記第２の摩擦体は板状であることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る駆動装置は、本発明の一態様に係るトルクリミッタと、前記第１の回転体を回転駆動する駆動部と、前記第２の回転体の回転を駆動対象物に伝達する伝達部と、を備えることを特徴とする。

　本発明に係るトルクリミッタは、第１の摩擦体と第２の摩擦体との間の摩擦によりトルクを伝達する。これにより、所定のトルクを越える過負荷が加わると、第１の摩擦体と第２の摩擦体との一方が他方に対してスリップし、過負荷の伝達は抑えられる。従って、部品への過負荷による影響を抑えつつ静音化を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るトルクリミッタを備えた駆動ユニットを配設した電動便座付き便器の斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係るトルクリミッタを備えた駆動ユニットの斜視図である。図３は、第１の実施の形態に係るトルクリミッタの斜視図である。図４は、第１の実施の形態に係るトルクリミッタの断面図である。図５は、第１の実施の形態に係るトルクリミッタの分解組立図である。図６Ａは、第二ギア部の平面図である。図６Ｂは、第１の摩擦板の平面図である。図６Ｃは、第２の摩擦板の平面図である。図６Ｄは、第三ギア部の底面図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係るトルクリミッタの側面図である。図８は、第２の実施の形態に係るトルクリミッタの断面図である。図９は、第２の実施の形態に係るトルクリミッタの分解組立図である。

　以下に、図面を参照して本発明に係るトルクリミッタおよび駆動装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

（第１の実施の形態）
　本発明の第１の実施の形態として、トルクリミッタを備える駆動装置を説明する。この駆動装置は様々な装置に利用できるが、以下では、便器の便座や蓋を自動的に開閉する開閉装置に適用した例を参照して説明する。

　本第１の実施の形態に係る駆動ユニット１は、電動便座付き便器２のケーシング３内に配設され、便座４や蓋５を開閉駆動するものである。以下では、理解を容易にするため、便座４を開閉する駆動ユニットを例に説明するが、蓋５の開閉も同様に可能である。

　本第１の実施の形態に係る駆動ユニット１は、図２に示すように、モータ１０と、モータ１０が発生した回転力を便座４の回動軸（開閉駆動軸）に図示せぬギア列等を介して伝達する第一ギア部２０と、モータ１０が発生した回転力を第一ギア部２０に伝達する一方で、第一ギア部２０とモータ１０との間で伝達されるトルクを制限するトルクリミッタ３０と、から構成される。

　モータ１０は、ステッピングモータなどから構成され、便座４の開閉動作の駆動源・動力源として機能する。モータ１０の出力回転軸の先端部にはギア１０ａが装着されている。モータ１０には、図示しないリード線を介して駆動信号が供給される。駆動信号の供給により、モータ１０の出力回転軸が回転する。なお、用いるモータはステッピングモータ以外にもＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータなど、特に制限されない。

　第一ギア部２０は、トルクリミッタ３０を介してモータ１０から伝達されたトルクを被駆動物である便座４に伝達するための部材である。第一ギア部２０は、樹脂等から形成され、大径ギア２１と、大径ギア２１に同軸に固定された小径ギア２２と、を備える。小径ギア２２は、便座４の回動軸（開閉駆動軸）に連結されたギアに直接又はギア列を介して連結されている。大径ギア２１はトルクリミッタ３０の後述する第三ギア３５１と噛合している。

　トルクリミッタ３０は、伝達するトルクを制限する安全装置であり、図３～５に示すように、シャフト３１と、第二ギア部３２と、第１の摩擦板３３と、第２の摩擦板３４と、第三ギア部３５と、ワッシャ３６と、バネ３７と、ナット３８と、から構成される。

　シャフト３１は、金属等から形成され、このトルクリミッタ３０の回転中心となる。

　第二ギア部３２は、シャフト３１に固定され、モータ１０により駆動される回転体である。第二ギア部３２は、樹脂等から形成され、図４に示すように、円盤状の底板３２１と、底板３２１上に一体に形成された外円筒部３２２と内円筒部３２３とを備える。

　外円筒部３２２は、底板３２１の縁部に立設され、その外周面に第二ギア３２４が形成され、モータ１０の出力回転軸に装着されているギア１０ａと噛み合っている。図６Ａに示すように、外円筒部３２２の内周面には、第１の摩擦板３３の後述する突起部３３ａと係合する切欠部（被係合部）３２５が１２０°回転対称に形成されている。図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄにおいて、一点鎖線Ｌ１、Ｌ２は内円筒部３２３の外径を示し、一点鎖線Ｌ３、Ｌ４は外円筒部３２２の内径を示している。

　内円筒部３２３は、底板３２１の中央部に一体に立設されており、シャフト３１が嵌挿される軸孔３２６が形成されている。

　第１の摩擦板３３は、金属板や樹脂板等から形成され、図６Ｂに示すように、円環形状を有する。第１の摩擦板３３の外径は、第二ギア部３２の外円筒部３２２の内径より若干小さく、その内径は、後述する第三ギア部３５に形成された立設部３５３の外径（一点鎖線Ｌ５、Ｌ６で示す）よりも若干大きく形成されている。第１の摩擦板３３の外周縁には、第二ギア部３２の外円筒部３２２に形成された３つの切欠部３２５に係合する突起部（係合部）３３ａが形成されている。

　第２の摩擦板３４は、金属板や樹脂板等から形成され、図６Ｃに示すように、円環形状を有する。なお、摩擦板のエッジ部にバリが有るなど、摩擦板同士の接触面積が不十分となることを避けるため、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４を積層した際にそれぞれのエッジ部が重ならないよう、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の内径と外径の寸法を設計しても良い。
　第２の摩擦板３４の内周縁には、第三ギア部３５に形成された立設部３５３間の間隙３５４と係合する凸部（係合部）３４ａが１２０°回転対称に形成されている。

　第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とは、図４及び図５に示すように、５枚ずつ交互に積層され、第二ギア部３２の中空部３２７に収容されている。このとき、第１の摩擦板３３の突起部３３ａは、第二ギア部３２の外円筒部３２２に形成された切欠部３２５に挿入されている。
　なお、樹脂板よりも金属板で形成された摩擦板の方が、摩擦板自体のソリが少なく、強度も高いため、より高い信頼性を得ることができる。

　第三ギア部３５は、シャフト３１に回転可能に支持されている回転体である。第三ギア部３５は、樹脂等から形成され、第三ギア３５１と、円盤部３５２と、立設部３５３と、から構成される。
　第三ギア３５１は、第二ギア部３２よりも小径に形成され、円盤部３５２の中心に立設され、その外周面にギアが形成され、第一ギア部２０の大径ギア２１と噛み合っている。　　　

　図６Ｄに示すように、円盤部３５２は、その外周が、第二ギア部３２の外円筒部３２２の内径（一点鎖線Ｌ３、Ｌ４で示す）よりも小さく形成されており、第二ギア部３２に収容されている第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを押さえる蓋としての機能を有する。
　また、第三ギア部３５と円盤部３５２の回転中心には、シャフト３１の外径よりも径が大きい貫通孔３５５が設けられている。

　立設部３５３は、円盤部３５２の第三ギア３５１が形成されている面と反対側の面に、回転軸方向に延在して設けられている。立設部３５３は、図４、図５，図６Ｄに示すように、１２０°回転対称に形成されており、全体としてほぼ円筒形状を形成する。立設部３５３が形成する円筒形状の外径は、第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４の内径より小さく、その内径は、第二ギア部３２の内円筒部３２３の外径（一点鎖線Ｌ１、Ｌ２で示す）よりわずかに大きく形成されている。

　また、立設部３５３間の３つの間隙（被係合部）３５４には、第２の摩擦板３４の３つの凸部３４ａが係合している。これにより、第三ギア３５１と第２の摩擦板３４とは一体に回転する。第三ギア３５１と円盤部３５２と立設部３５３とは、例えば、樹脂等で一体形成されている。

　ワッシャ３６は、金属又は樹脂から形成され、図３及び図４に示すように、シャフト３１が挿入され、第三ギア３５１上に載置されている。
　バネ３７は、金属又は樹脂から形成され、図３及び図４に示すように、シャフト３１が挿入され、第三ギア部３５を第二ギア部３２方向に付勢する。
　ナット３８は、図３及び図４に示すように、シャフト３１の先端部に形成されたネジ３１ａに螺合し、バネ３７をシャフト３１に固定すると共に、バネ３７に圧縮力を付与する。ナット３８の締め付けの程度により、バネ３７が第三ギア部３５を介して第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４を第二ギア部３２へ押圧する力が調整される。

　次に、上記構成を有するトルクリミッタ３０の組立方法を、図５を参照して説明する。

　まず、シャフト３１を、第二ギア部３２の内円筒部３２３の軸孔３２６に嵌挿する。これにより、第二ギア部３２は、シャフト３１に軸支されると共に固定され、一体となって回転する。

　次に、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを交互に５枚ずつ位置合わせして積層し、第二ギア部３２の底板３２１と外円筒部３２２と内円筒部３２３とから構成される収容部（中空部３２７）に収容する。この際、第１の摩擦板３３の突起部３３ａを第二ギア部３２の外円筒部３２２の切欠部３２５に係合させる。また、必要に応じてグリスを充填する。なお、安定した摩擦力を得るために、グリス以外に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の間に樹脂シート等を挟んでも良い。

　次に、第三ギア部３５にシャフト３１を通し、３つの立設部３５３の間隙３５４に第２の摩擦板３４の３つの凸部３４ａが係合するように嵌め込む。

　次に、ワッシャ３６とバネ３７とナット３８とを、この順でシャフト３１に嵌め込む。ナット３８の締め付け度を調整して、バネ３７が第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４に与える押圧力を調整する。

　以上で、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の摩擦により、モータ１０が発生するトルクを第一ギア部２０に伝達し、一方、外部から過大な過負荷がかかったときには、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との一方が他方に対してスリップすることにより、モータ１０に加わるトルクを抑えるトルクリミッタ３０が完成する。

　トルクリミッタ３０を電動便座付き便器２に組み込む際には、第二ギア３２４を、モータ１０の出力軸に嵌装されているギア１０ａに噛合させ、駆動対象である便座４の回動軸に連結された図示せぬギアに、直接又はギア列を介して小径ギア２２を連結する。

　次に、上記構成を有する駆動ユニット１の動作を説明する。
　便座４を開く場合、図示せぬコントローラは、駆動信号を供給し、モータ１０を一方方向に回転させる。モータ１０の回転により、出力回転軸に嵌装されているギア１０ａが回転し、ギア１０ａに噛合している第二ギア３２４が回転する。

　第二ギア３２４の回転に伴って、第二ギア部３２の切欠部３２５と係合する突起部３３ａを有する第１の摩擦板３３も回転する。第１の摩擦板３３の回転力は、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との静止摩擦力により、第２の摩擦板３４に伝達され、第２の摩擦板３４が回転する。第２の摩擦板３４の回転により、第２の摩擦板３４と係合している立設部３５３が回転し、立設部３５３の回転により、立設部３５３と一体に形成されている第三ギア３５１も回転する。第三ギア３５１の回転により、第一ギア部２０の大径ギア２１が回転し、大径ギア２１の回転に伴って一体に形成されている小径ギア２２が回転する。小径ギア２２の回転が、便座４の回動軸に伝達され、便座４が開く。
　一方、便座４を閉じる場合には、コントローラは、モータ１０を逆方向に回転させる。この場合、上述とは逆回転の回転力が便座４の回動軸に伝達され、便座４が閉じる。

　ここで、使用者が、手で便座４を閉じたり・開けたりして、便座４に過負荷を加えた場合、便座４の回動軸の回動に伴って、第一ギア部２０が回転し、第一ギア部２０と噛合している第三ギア３５１が回転する。さらに、第三ギア３５１と一体に形成されている立設部３５３が回転し、立設部３５３と係合している第２の摩擦板３４が回転する。

　この時、便座４に加えられた過負荷がリミットトルクを越える場合、すなわち第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力を上回っている場合、第１の摩擦板３３に対して第２の摩擦板３４はスリップし、第三ギア部３５の回転が第１の摩擦板３３以降の第二ギア部３２及びモータ１０に伝達されない。このようにして、便座４に加わった過負荷が第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力を上回った場合には、モータ１０やギア１０ａ、第二ギア部３２を保護することが可能になる。

　また、何らかの原因により、モータ１０側からリミットトルクを越える過負荷が第二ギア部３２に伝達された場合には、第２の摩擦板３４に対して第１の摩擦板３３がスリップして、過負荷が第三ギア部３５に伝わらず、第三ギア部３５、第一ギア部２０等を保護することができる。

　なお、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力は、バネ３７の押圧力を調整することにより、調整可能である。従って、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力が、モータ１０による便座４の開閉に必要な回転力よりも大きく、一方、使用者が手等で便座４に力を加えた時に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間に加わる回転力よりも小さくなるように、ナット３８の締め具合を調整する。
　また、ナット３８の代用として、Ｕボルトなど他の固定具を用いても良い。
　なお、バネ３７の回転軸方向の長さによる押圧力が予め判明している場合はナット３８による調整は不要となり、バネ３７が規定の長さとなるようにＥ－ＲＩＮＧやブッシュでバネ３７を固定してもよい。
　また、バネ３７はナットやＥ－ＲＩＮＧ、ブッシュ等で回転軸方向の長さが規定されるため、押圧力のばらつきを小さくすることができ、結果的にリミットトルクのばらつきも抑えることが可能となる。加えて、長期間の使用によって第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４が摩耗した場合も、バネ３７の回転軸方向の長さに対して第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の厚みの変化は非常に小さいため、押圧力の変化としては小さく、リミットトルクの変動量も少なくて済むと期待できる。

　上記構成によれば、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間でスリップを発生させることで過負荷トルクの伝達を遮断する機構のため、ラチェットのように機械音が発生することがなく、静音化できる。
　さらに、機械音の発生を気にすることなく所定のトルクを自由に設定することが可能となる。よって、所定のトルクを低い値に設定すれば、各部品の強度も低く抑えることができ、金属製部品を樹脂製部品に置き換えたり、複数の金属製部品で構成されている部品を一体化された樹脂部品に置き換えるなど、部品点数削減やコスト削減を期待できる。

　また、第二ギア部３２と第三ギア部３５とを同一のシャフト３１に軸支させたので、シャフトは１つであり、第二ギア部３２と第三ギア部３５とを別々のシャフトに軸支させた場合と比べ、製造コストを抑制できる。
　さらに、バネ３７が第二ギア部３２と第三ギア部３５を同一方向に付勢するので、一方のギア部を介して第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４を他方のギア部へ押圧できる。

　また、バネ３７が第二ギア部３２と第三ギア部３５を同一方向に付勢する力をナット３８が調整するので、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の摩擦力を調整することが可能になる。
　さらに、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを、第二ギア部３２の外円筒部３２２に収容したので、これらの摩擦板を外円筒部３２２に収容しない場合と比べ、サイズを小さくできる。
　また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との積層体が第三ギア部３５により押圧されているので、第二ギア部３２と第三ギア部３５のいずれか一方の回転により、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間に摩擦力が発生する。

　また、突起部３３ａを切欠部３２５に係合させたので、第１の摩擦板３３と第二ギア部３２とが一体となって回転できる。また、凸部３４ａを間隙３５４に係合させたので、第２の摩擦板３４と第三ギア部３５とが一体となって回転できる。また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とは重ねて配置されているので、一方の摩擦板の回転により、他方の摩擦板に摩擦力を与えることができる。
　さらに第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の摩擦力を、摩擦板の枚数によって調整することが可能となる。

　また、回転体として歯車（第二ギア３２４及び第三ギア３５１）を用いたので、ローラーチェーンを用いる等、歯車を用いなかった場合と比べ、滑りが少なくなる。さらに、回転体として歯車を用いることで、駆動装置におけるモータ１０及び第一ギア部２０の配置の自由度が、歯車を用いなかった場合と比べ向上する。これにより、モータ１０の出力回転軸及び第一ギア部２０の回転軸のそれぞれの位置の調整が容易になる。
　さらに、摩擦体として、板状の摩擦体（第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４）を用いたので、板状の摩擦体を用いない場合と比べ、サイズを小さくできる。このようにしてサイズを小さくできるので、駆動ユニット１におけるトルクリミッタ３０の配置スペースが小さくてもよく、サイズの大きいトルクリミッタを用いた場合と比べて配置の自由度が向上する。

　なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

　例えば、第二ギア３２４とモータ１０の回転軸に嵌挿されたギア１０ａとが噛合する形態としたが、第三ギア３５１とギア１０ａとが噛合する形態とする等、回転力をトルクリミッタ３０に伝達する手法は任意である。なお、第三ギア３５１とギア１０ａとが噛合する場合、第二ギア３２４は大径ギア２１と噛合する。

　また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間に摩擦力を与えるために、バネ３７で、第三ギア部３５を第二ギア部３２方向に付勢する構成を採用したが、付勢力を付与するためにはゴムなど任意の弾性体を使用できる。また、所定の摩擦力が得られるならば、弾性体を使用する必要もない。

　また、第１の摩擦板３３と第二ギア部３２とを３カ所で係合する例を示したが、係合箇所の数は任意である。同様に、第２の摩擦板３４と第三ギア部３５とを３カ所で係合する例を示したが、係合箇所の数は任意である。
　さらに、第１の摩擦板３３と第三ギア３５１とを係合させ、第２の摩擦板３４と第二ギア部３２とを係合させる等、一方のギア（回転体）から他方のギア（回転体）に摩擦力を介して回転力を伝達できるならば、その係合の手法や係合数は任意である。

　また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４をそれぞれ５枚としたが、その枚数は任意である。第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の間で生じる摩擦力は摩擦板の枚数によっても調整することが可能であり、また、摩擦板を増加させた分、弾性体による押圧力を低下させることができるため、バネ３７の小型化につながる。

　また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の摩擦によりトルクを伝達したが、摩擦によるトルクの伝達が可能ならば、第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４のような板状の摩擦体ではなく、例えば筒状の摩擦体など任意の形状の摩擦体を用いてよい。

　（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態の駆動ユニット１においては、第三ギア部３５と第一ギア部２０を介して便座４を駆動し、また、第二ギア部３２を有底筒状に形成して、ここに、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４を収容したが、これらの構成も任意に変更・修正可能である。

　以下、一例として、第一ギア部と第三ギア部とを構成要素とせず、第１の摩擦板と第２の摩擦板の配置構造の異なる駆動装置の例を図７～図９を参照して説明する。

　本実施形態に係るトルクリミッタ７０は、図７～図９に示すように、シャフト７１と、第１の摩擦板３３と、第２の摩擦板７２と、第四ギア部７３と、を備える。
　図８に示すように、シャフト７１は、電動便座付き便器２の便座４の回動軸に連結される断面がＤ字状に形成されたＤ字部７１１と、円柱部７１２と、細径部７１３を有する。

　Ｄ字部７１１は、回転軸方向に垂直な断面がＤ字状となるようにＤカットされており、電動便座付き便器２の便座４の回動軸と同軸に形成された断面がＤ字状の挿入穴に挿入される。Ｄ字部７１１には、空転防止用及び抜け止め用のボルトが装着される螺旋孔７１１ａが形成されている。

　円柱部７１２は、Ｄ字部７１１と一体に且つ同軸に形成され、抜け止め用のＥ－ＲＩＮＧが取り付けられる溝７１２ａが形成されている。
　細径部７１３は、円柱部７１２と同軸で一体に且つ、段差を有して細径に形成され、さらに、その断面がＤ字状となるように、Ｄカットされている。さらに、細径部７１３の先端部には、雄ねじ部７１３ａが形成されている。

　第四ギア部７３は、円筒部７３１と、円筒部７３１の軸方向におけるほぼ中央部に配置された仕切板７３２と、から構成される。

　円筒部７３１の外周面には第四ギア７３３が形成されており、モータ１０の出力回転軸に装着されているギア１０ａ（図１参照）と噛合している。また、円筒部７３１の内周面には、第１の摩擦板３３の外周部に形成された突起部３３ａと係合する切欠部７３４が形成されている。切欠部７３４は、仕切板７３２の両面側に形成されている。仕切板７３２の円心部には、シャフト７１の細径部７１３が貫通する円形の貫通孔７３２ａが設けられている。なお、第四ギア７３３は図示しないギア列を介してギア１０ａと連結していてもよい。

　第四ギア部７３の、円筒部７３１と仕切板７３２とで形成される空間に、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２の積層体が収容されている。

　第１の摩擦板３３は、円筒部７３１の内側に形成された切欠部７３４にその突起部３３ａが係合するように配置される。

　一方、第２の摩擦板７２は、図９に示すように、円板状に形成され、中央にシャフト７１における断面がＤ字状の部分である細径部７１３が挿入されるＤ字形状の開口７２ａが形成されている。

　シャフト７１の細径部７１３には、第四ギア部７３に収容された第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板７２を押圧するバネ３７が装着され、バネ３７を固定するナット３８が雄ねじ部７１３ａに螺合されている。

　この構成では、バネ３７と、シャフト７１の円柱部７１２と細径部７１３との段差部と、により、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２とが、押圧され、第四ギア部７３に収容されている。

　この構成のトルクリミッタ７０では、モータ１０の出力回転軸に嵌装されているギア１０ａの回転により、第四ギア７３３が回転する。第四ギア部７３の第四ギア７３３が回転すると、第四ギア７３３の回転に伴って、切欠部７３４と係合している突起部３３ａを備える第１の摩擦板３３が回転する。
　第１の摩擦板３３の回転に伴って、摩擦力により、第２の摩擦板７２が回転する。第２の摩擦板７２の回転により、第２の摩擦板７２のＤ字形状の開口７２ａと係合しているシャフト７１の細径部７１３が回転する。細径部７１３の回転により、Ｄ字部７１１も回転し、Ｄ字部７１１と連結されている便座４が回動する。

　一方、便座４に過負荷が加わると、シャフト７１を介して、第２の摩擦板７２には、過負荷が伝わる。しかし、過負荷が、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２との間の最大静止摩擦力よりも大きいと、第２の摩擦板７２が第１の摩擦板３３に対してスリップし、第１の摩擦板３３は回転しない。このようにして、便座４に加わった過負荷が、モータ１０に伝わる事態を防止し、モータ１０やギアを保護することが可能になる。モータ１０側から第四ギア部７３に過大な過負荷が加わった場合も同様に、シャフト７１へのトルクの伝達を防ぐことができる。

　上記構成によれば、第四ギア部７３を軸支するシャフト７１と、Ｄ字部７１１とが同一（一体）のものだから、シャフト７１とＤ字部７１１とが別々のものである場合と比べサイズを小さくできる。
　また、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２とが段差部により押圧されているので、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２のいずれか一方の回転により、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板７２との間に摩擦力が発生する。

　以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。

　例えば、第２の実施の形態においては、第四ギア７３３とモータ１０の回転軸に嵌挿されたギア１０ａとが噛合する形態としたが、シャフト７１に連結された図示せぬギアとギア１０ａとが噛合する形態としてもよい。この場合、第四ギア７３３は、便座４の回動軸（開閉駆動軸）に連結されたギアと噛合する。

　第１の実施の形態においては、第二ギア部３２として、ギアの一端部に底板を有する構成を例示したが、第２の実施の形態と同様に、中央部に仕切板を有するギアを使用できる。また、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にギアの一端部に底板を有する構成を採用できる。

　第１の実施の形態では、第二ギア部３２から第三ギア部３５に回転力を伝達し、第三ギア部３５から第二ギア部３２への過大トルクの伝達をカットするトルクリミッタ、第２の実施の形態では、第四ギア部７３からシャフト７１に回転力を伝達し、シャフト７１から第四ギア部７３への過大トルクの伝達をカットするトルクリミッタを例示した。この発明はこれらに限定されず、任意の第１の回転体から任意の第２の回転体に回転力を伝え、いずれか一方の回転体に過大なトルクが加わったときに、他方への伝達を防止する構成に広く適用可能である。例えば、プーリの回転力を他のプーリやシャフトに伝達しつつ、過大なトルクの伝達は防止するという構成に適用可能である。

　また、駆動装置の駆動の対象として便器の便座と蓋を例示したが、本発明は、任意の被駆動物を駆動・開閉する駆動装置に適用可能である。例えば、本発明は、産業用機械の開閉機構やリフト昇降機の昇降機構などにも適用可能である。

　１　駆動ユニット
　２　電動便座付き便器
　３　ケーシング
　４　便座
　５　蓋
　１０　モータ
　１０ａ　ギア
　２０　第一ギア部
　２１　大径ギア
　２２　小径ギア
　３０、７０　トルクリミッタ
　３１　シャフト
　３１ａ　ネジ
　３２　第二ギア部
　３３　第１の摩擦板
　３３ａ　突起部
　３４　第２の摩擦板
　３４ａ　凸部
　３５　第三ギア部
　３６　ワッシャ
　３７　バネ
　３８　ナット
　７１　シャフト
　７２　第２の摩擦板
　７２ａ　開口
　７３　第四ギア部
　３２１　底板
　３２２　外円筒部
　３２３　内円筒部
　３２４　第二ギア
　３２５　切欠部
　３２６　軸孔
　３２７　中空部
　３５１　第三ギア
　３５２　円盤部
　３５３　立設部
　３５４　間隙
　７１１　Ｄ字部
　７１１ａ　螺旋孔
　７１２　円柱部
　７１２ａ　溝
　７１３　細径部
　７１３ａ　雄ねじ部
　７３１　円筒部
　７３２　仕切板
　７３２ａ　貫通孔
　７３３　第四ギア
　７３４　切欠部

Claims

　駆動源によって回転する第１の回転体と、
　前記第１の回転体に係止された第１の摩擦体と、
　前記第１の摩擦体に重ねて配置され、前記第１の摩擦体との間の摩擦力により、前記第１の摩擦体の回転に伴って回転する第２の摩擦体と、
　前記第２の摩擦体に係止された第２の回転体と、
　から構成されることを特徴とするトルクリミッタ。
　前記第１の回転体と前記第２の回転体は、同一の回転軸に軸支されており、
　前記第１の回転体と前記第２の回転体のいずれか一方は前記回転軸に固定されており、他方は前記回転軸に対して回転可能に支持されている、
　ことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
　前記回転軸に装着された弾性体及び固定具と、
　をさらに備え、
　前記弾性体は、前記第１の回転体と前記第２の回転体を同一方向に付勢し、
　前記固定具は、前記回転軸に前記弾性体を固定する、
　ことを特徴とする請求項２に記載のトルクリミッタ。
　前記固定具は、前記付勢する力を調整する、
　ことを特徴とする請求項３に記載のトルクリミッタ。
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、積層されて前記第１の回転体の収容部に収容されており、
　前記第２の回転体は、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体の積層体を押圧して配置されている、
　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とはそれぞれ環状であり、
　前記第１の摩擦体は、その外周部に係合部を備え、該係合部は前記第１の回転体の前記収容部に形成された被係合部に係合し、
　前記第２の摩擦体は、その内周部に係合部を備え、
　前記第２の回転体は、前記第１の摩擦体の中空部を貫通し、前記第２の摩擦体の前記係合部と係合する被係合部を備える、
　ことを特徴とする請求項５に記載のトルクリミッタ。
　前記第２の回転体は、前記第１の回転体を回転可能に軸支する回転軸から構成され、
　前記第１の摩擦体は、前記回転軸に回転可能に軸支されており、
　前記第２の摩擦体には、前記回転軸が嵌挿されている、
　ことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
　前記回転軸は、大径部と前記大径部よりも径の小さい小径部とを備え、前記大径部と前記小径部との間に段差部を有し、
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、積層されて前記第１の回転体の収容部に収容されており、
　前記回転軸は、前記小径部で、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とを軸支し、前記段差部で前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体の積層体を押圧する、
　ことを特徴とする請求項７に記載のトルクリミッタ。
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体との少なくとも一方は複数であり、前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体は交互に積層して配置されている、
　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体とは、摩擦力により、前記第１の回転体の回転に伴う第１の摩擦体の回転力を前記第２の摩擦体に伝え、
　前記第１の摩擦体と前記第２の摩擦体との間の最大静止摩擦力を超える過負荷が前記第１の回転体に加わったときに、前記第１の摩擦体が前記第２の摩擦体に対してスリップすることにより、前記第１の回転体に加わった過負荷を、前記第２の回転体に伝えない、
　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
　前記第１の回転体及び前記第２の回転体は歯車であり、
　前記第１の摩擦体及び前記第２の摩擦体は板状である、
　ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
　請求項１から１１のいずれか１項に記載のトルクリミッタと、
　前記第１の回転体を回転駆動する駆動部と、
　前記第２の回転体の回転を駆動対象物に伝達する伝達部と、
　を備える
　ことを特徴とする駆動装置。