WO2018056253A1 - 駆動装置 - Google Patents

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WO2018056253A1
WO2018056253A1 PCT/JP2017/033672 JP2017033672W WO2018056253A1 WO 2018056253 A1 WO2018056253 A1 WO 2018056253A1 JP 2017033672 W JP2017033672 W JP 2017033672W WO 2018056253 A1 WO2018056253 A1 WO 2018056253A1
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WO
WIPO (PCT)
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gear
rotation
shaft
lid
angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/033672
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
赤間　有祐
繁 櫻井
央樹 根岸
滋 岩瀬
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016187527A external-priority patent/JP6785607B2/ja
Priority claimed from JP2016187528A external-priority patent/JP6757638B2/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47K—SANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
    • A47K13/00—Seats or covers for all kinds of closets
    • A47K13/10—Devices for raising and lowering, e.g. tilting or lifting mechanisms; Collapsible or rotating seats or covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members

Definitions

  • the present invention relates to a drive device.
  • the drive device includes a drive source such as a motor, a gear (gear) that transmits the output of the drive source to the output shaft, an output shaft, and the like, and the output shaft coupled to the lid is rotated by the output of the drive source. And automatically opens and closes the lid.
  • a drive source such as a motor, a gear (gear) that transmits the output of the drive source to the output shaft, an output shaft, and the like, and the output shaft coupled to the lid is rotated by the output of the drive source. And automatically opens and closes the lid.
  • the above-described driving device uses an elastic body such as a spring to assist the driving force related to the opening and closing of the lid.
  • the output shaft is provided with a spring that biases the rotation in the opening direction of the lid (the direction in which the lid is rotated against gravity), thereby assisting the driving force for opening and closing the lid.
  • a drive device provided with a plurality of springs with respect to the output shaft is known in order to further increase the urging force.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a drive device that can be formed thinner while maintaining an urging force.
  • a drive device includes a gear group that rotates by an output of a drive source, and a shaft that rotates by torque transmitted through the gear group.
  • a second elastic body for assisting rotation of the portion in the rotation direction.
  • it can be formed thinner while maintaining the urging force.
  • FIG. 1 is a side view showing a toilet seat and a toilet lid of a toilet equipped with the drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the outer shape of the drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a top view showing the driving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a bottom view showing the driving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the driving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the driving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining braking by the braking unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining braking by the braking unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining braking by the braking unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the sensor gear unit according to the first embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a result of simulation in the drive device according to the first embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a result of simulation in the drive device according to the first embodiment.
  • an object of the present embodiment is to provide a drive device that can be formed thinner while maintaining an urging force.
  • the above-described driving device uses a braking member that brakes the movement of the lid in order to reduce the impact when closing the lid.
  • a drive device that brakes the movement of the lid by having a friction plate that generates friction by elastic deformation by rotation of the lid in the closing direction is known.
  • a drive device that can apply braking from an arbitrary position when the lid is turned in the closing direction is desired. Therefore, an object of the present embodiment is to provide a drive device that can apply braking from an arbitrary position when the lid is turned in the closing direction.
  • a driving device is transmitted through a gear group that rotates by an output of a driving source and the gear group.
  • FIG. 1 is a side view showing a toilet seat and a toilet lid of a toilet equipped with the driving device 100 according to the first embodiment.
  • the toilet bowl 2 includes two driving devices 100 in a casing 3 provided at one end on the upper surface side of the base 6. Each of the two driving devices 100 automatically opens or closes either the toilet seat 4 or the toilet lid 5.
  • one drive device 100 is provided on one end side of both ends of the rotation shaft of the toilet seat 4 attached to the casing 3, and automatically drives the toilet seat 4 by driving a drive source (for example, a motor) described later. Open and close.
  • the other driving device 100 is provided on one end side of both ends of the rotation shaft of the toilet lid 5 attached to the casing 3, and automatically opens and closes the toilet lid 5 by driving of a driving source.
  • FIG. 1 shows the case where the two drive devices 100 are provided in the same orientation, the two drive devices 100 may be provided at the opposite ends. The details of automatic opening and closing of the toilet seat 4 and the toilet lid 5 by the driving device 100 will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the outer shape of the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the driving device 100 is formed by projecting the output shaft 21 of the shaft portion 20 from the housing 10.
  • the housing 10 stores components such as a drive source (for example, a motor), a gear group, and a shaft portion 20 (not shown) in an internal space.
  • casing 10 is formed so that the thickness of the axial direction of the axial part 20 may become thin.
  • the drive device 100 transmits the torque from the drive source which is not illustrated to a cover by attaching the output shaft 21 to the mechanism which attaches the output shaft 21 provided in lids, such as a toilet, a garbage can, and a washing machine, Rotate (open / close) the lid.
  • the two drive devices 100 are respectively provided in the casing 3 so that the axial direction of the shaft portion 20 coincides with the axial direction of the rotation shaft of the toilet seat 4 and the toilet lid 5.
  • the output shaft 21 in one drive device 100 is attached to an attachment mechanism provided at one end of the rotation shaft of the toilet seat 4.
  • the output shaft 21 in the other driving device 100 is attached to an attachment mechanism provided at one end of the rotation shaft of the toilet lid. That is, the drive device 100 formed so that the thickness corresponding to the axial direction of the rotation axis of the toilet seat 4 and the toilet lid 5 is thin is attached to the toilet bowl 2.
  • the two drive devices 100 automatically open and close the toilet seat 4 and the toilet lid 5 by transmitting torque from the drive source to the pivot shafts of the toilet seat 4 and the toilet lid 5.
  • FIG. 3A is a top view showing the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3A shows a case where the upper surface of the housing 10 is removed with the surface from which the output shaft 21 protrudes as the upper surface.
  • FIG. 3B is a bottom view showing the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3B a view in which the lower surface of the housing 10 is removed with the surface opposite to the surface from which the output shaft 21 protrudes being the lower surface is shown.
  • 4 and 5 are perspective views showing the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view of the driving device 100 viewed from the lower surface side, excluding the housing 10.
  • FIG. 5 shows a perspective view when the driving device 100 is viewed from the upper surface side, excluding the housing 10.
  • the driving device 100 includes a shaft unit 20, a motor 31, a shaft conversion unit 40, a first gear unit 50, a second gear unit 60, an assist gear unit 70, a sensor gear unit 80, and a braking unit 90.
  • the drive device 100 projects the output shaft 21 of the shaft portion 20 to the outside of the housing 10, and the shaft portion 20, the motor 31, the shaft converting portion 40, the first gear portion 50, the second gear portion 60, the assist gear.
  • the unit 70, the sensor gear unit 80, and the braking unit 90 are accommodated in the housing 10.
  • the axis conversion unit 40, the first gear unit 50, the second gear unit 60, and the assist gear unit 70 are also collectively referred to as a gear group.
  • the motor 31 functions as a drive source / power source for rotating a lid to which the drive device 100 is attached.
  • the motor 31 is supplied with a drive signal from a controller (not shown) via a lead wire (not shown). Further, the output rotation shaft 32 of the motor 31 is rotated by the supply of the drive signal.
  • the motor 31 is not particularly limited, such as a DC motor, a DC brushless motor, or a stepping motor.
  • a worm 33 is attached to the tip of the output rotation shaft 32 of the motor 31. That is, the worm 33 rotates around the rotation axis of the motor 31 that is a drive source.
  • the worm 33 is a worm in a worm gear.
  • the worm 33 is a screw-shaped gear formed in a cylindrical shape.
  • a three-row worm is used for the worm 33.
  • the worm 33 may be formed of metal, resin, or the like. It should be noted that any material may be used for the worm 33 as long as a predetermined condition such as strength is satisfied.
  • the shaft conversion unit 40 includes a worm wheel 41 and a gear 42.
  • the worm wheel 41 and the gear 42 rotate with their axes aligned around a shaft rod.
  • the worm wheel 41 of the shaft conversion unit 40 meshes with the worm 33. That is, the worm wheel 41 of the shaft conversion unit 40 functions as a worm wheel for the worm 33.
  • the output rotation shaft 32 of the motor 31 extends in the left-right direction.
  • the shaft rod of the shaft conversion unit 40 is orthogonal to the output rotation shaft 32 of the motor 31.
  • the axial direction of the output rotation shaft 32 of the motor 31 is orthogonal to the axial direction of the rotation shaft of the axis conversion unit 40.
  • the shaft converting unit 40 converts the rotating shaft that transmits the driving force of the motor 31 from the output rotating shaft 32 of the motor 31 to the rotating shaft of the shaft converting unit 40.
  • the first gear unit 50 is a member for transmitting torque transmitted from the motor 31 via the shaft conversion unit 40 to the second gear unit 60.
  • the first gear portion 50 is formed of metal, resin, or the like, and includes a first large-diameter gear 51 and a first small-diameter gear 52 that is coaxially fixed to the first large-diameter gear 51.
  • the first large diameter gear 51 meshes with the gear 42 of the shaft conversion unit 40.
  • the first small diameter gear 52 is formed to have a smaller diameter than the first large diameter gear 51, rotates with the first large diameter gear 51 aligned with the shaft, and transmits the torque transmitted from the motor 31 to the second gear portion 60.
  • the first large-diameter gear 51 and the first small-diameter gear 52 of the first gear portion 50 may be integrally formed.
  • the second gear portion 60 is a member for transmitting the torque transmitted from the motor 31 via the first gear portion 50 to the shaft portion 20 and the assist gear portion 70.
  • the second gear portion 60 is formed of metal, resin, or the like, and includes a second large diameter gear 61 and a second small diameter gear 62 that is coaxially fixed to the second large diameter gear 61.
  • the second large diameter gear 61 meshes with the first small diameter gear 52 of the first gear portion 50.
  • the second small diameter gear 62 is formed to have a smaller diameter than the second large diameter gear 61, rotates with the second large diameter gear 61 aligned with the shaft, and torque transmitted from the motor 31 to the shaft portion 20 and the assist gear portion 70.
  • the second large-diameter gear 61 and the second small-diameter gear 62 of the second gear portion 60 may be integrally formed.
  • the shaft portion 20 is a member for transmitting torque transmitted from the motor 31 to a lid (for example, a toilet seat and toilet lid, a waste bin and a washing machine lid). is there.
  • the shaft portion 20 is rotated by a motor 31 that is a drive source, and rotates the lid in a predetermined direction.
  • the shaft portion 20 includes an output shaft 21, an output gear 22, and a first spring member 23 (first elastic body).
  • the shaft portion 20 is formed in a cylindrical shape, an output shaft 21 is formed at one end portion in the axial direction, and an output gear 22 is formed at the other end portion in the axial direction.
  • the output shaft 21 is formed in a shape in which a tip portion is partially cut away.
  • the output shaft 21 is attached to the lid by a mechanism for attaching the tip portion of the output shaft 21 provided on the lid, torque from the motor 31 is transmitted to the lid, and the lid rotates.
  • the output gear 22 is provided in the circumferential direction of the shaft portion 20 and meshes with the second small diameter gear 62 of the second gear portion 60. Thereby, torque is transmitted from the second gear portion 60 to the shaft portion 20.
  • the shaft portion 20 has an internal space along the axial direction, and the first spring member 23 is disposed.
  • the first spring member 23 is formed in a coil shape and is disposed in the internal space of the shaft portion 20.
  • the first spring member 23 is a so-called assist spring, and a torsion spring (torsion spring) is used.
  • the first spring member 23 urges the shaft portion 20 in one direction of rotation by engaging with the housing 10 and the shaft portion 20, respectively, details of which will be described later.
  • an assist gear 71 is formed in the circumferential direction of one end portion of the shaft rod.
  • the assist gear 71 meshes with the second small diameter gear 62 of the second gear portion 60. That is, the assist gear unit 70 rotates with the shaft rod as the rotation shaft by the torque transmitted from the motor 31.
  • the assist gear portion 70 has an internal space along the axial direction on the assist gear 71 side, and a second spring member 72 (second elastic body) is disposed.
  • the second spring member 72 is formed in a coil shape and is disposed in the internal space of the assist gear portion 70.
  • the second spring member 72 is a so-called assist spring, and a torsion spring is used.
  • the second spring member 72 urges the assist gear unit 70 in one direction of rotation by engaging with the housing 10 and the assist gear unit 70, respectively, and details thereof will be described later. Further, as shown in FIG. 5, the assist gear unit 70 is provided with a protrusion 73 and acts on the braking unit 90 as the assist gear unit 70 rotates. This will be described in detail later.
  • the sensor gear unit 80 includes a first sensor gear 81 (first gear) and a second sensor gear 82 (second gear) in the circumferential direction of one end of the shaft rod. And a rotation resistor (potentiometer) 83 that detects the rotation angle of the output gear 22 according to the rotation of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 is disposed.
  • the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 mesh with the output gear 22 of the shaft portion 20, respectively, and rotate with the shaft rod as a rotation shaft by the torque transmitted from the motor 31.
  • the rotation resistor 83 outputs the rotation value of the output gear 22 to a controller (not shown) by outputting a resistance value corresponding to the rotation angle of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 to a controller (not shown).
  • the controller that receives the rotation angle of the output gear 22 controls the motor 31 by supplying a drive signal to the motor 31.
  • the controller controls the output of the motor 31 so that the lid is opened or closed.
  • the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are urged to rotate in opposite directions by a spring member (not shown), details of which will be described later.
  • the braking unit 90 includes a braking lever 91 and a third spring member 92 (biasing member).
  • the brake lever 91 is formed with a lever that receives an action from the projection 73 of the assist gear portion 70 at one end of the shaft rod, and receives the pressing force of the projection 73 accompanying the rotation of the assist gear 70 by the lever. Rotate the rod as a rotation axis.
  • the third spring member 92 is formed in a coil shape and is disposed at a position where the shaft rod of the brake lever 91 is inserted.
  • the third spring member 92 is a so-called assist spring, and a torsion spring is used.
  • the third spring member 92 urges the brake lever 91 in one direction of rotation by engaging with the casing 10 and the brake lever 91, respectively, which will be described later in detail.
  • a controller (not shown) supplies a driving signal to rotate the motor 31 in one direction.
  • the rotation of the motor 31 causes the worm 33 mounted on the output rotation shaft 32 to rotate, and the worm wheel 41 engaged with the worm 33 rotates.
  • the gear 42 rotates, and the first large-diameter gear 51 meshed with the gear 42 rotates.
  • the controller rotates the motor 31 in the reverse direction. In this case, the rotational force reverse to the rotation described above is transmitted to the output shaft 21 to close the lid.
  • the drive device 100 has the second spring member 72 in the assist gear portion 70 in addition to the first spring member 23 in the shaft portion 20, so that it can be formed thin while maintaining the biasing force.
  • the driving device 100 urges the first spring member 23 that urges the shaft portion 20 in the rotation direction and the assist gear 71 that rotates on a rotation shaft different from the shaft portion 20 among the gears included in the gear group.
  • the apparatus can be thinned while maintaining the biasing force against the rotation of the output shaft 21 when the lid is opened. To do.
  • the first spring member 23 biases the rotation of the output shaft 21 corresponding to the opening direction of the lid.
  • the second spring member 72 urges against the rotation of the assist gear 71 corresponding to the opening direction of the lid. That is, the assist gear 71 that meshes with the second small-diameter gear 62 that is the preceding gear of the output gear 22 rotates in the same direction as the output gear 22 in the direction in which the lid opens. Accordingly, the second spring member 72 urges the assist gear 71 to rotate in the same direction as the rotation in the direction in which the lid of the output gear 22 opens.
  • the second spring member 72 urges the assist gear 71 to assist the rotation of the second small-diameter gear 62 that meshes with the assist gear 71 in the direction of opening the lid, and further the lid of the output gear 22. The rotation in the direction of opening will be assisted.
  • the plurality of springs are rotated by biasing the assist gear 71 that has a rotation shaft different from the shaft portion 20 and can transmit the biasing force to the output gear 22.
  • the drive device 100 can be made thinner (inhibition of increase in thickness) while maintaining the urging force at the time of arrangement.
  • the biasing by the second spring member 72 not only assists in the direction in which the lid opens, but also assists in the direction in which the lid closes.
  • the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the rotation in the opening direction.
  • the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the urging direction by the first spring member 23, and this rotational force is transmitted to the assist gear 71 through the output gear 22 and the second small diameter gear 62.
  • the rotation direction of the rotation transmitted to the assist gear 71 is opposite to the direction in which the lid is opened, and is opposite to the biasing direction of the second spring member 72. Therefore, the second spring member 72 exerts a braking effect when the lid is closed by urging the second spring member 72 in the direction opposite to the rotation in the direction in which the lid is closed.
  • the assist gear portion 70 is disposed so as to mesh with the second small-diameter gear 62 at the front stage of the shaft portion 20 in order to efficiently transmit the urging force of the second spring member 72 to the output gear 22.
  • Embodiment is not limited to this, For example, the case where the assist gear part 70 is arrange
  • the assist gear portion 70 is not a gear that transmits the output of the motor 31 to the shaft portion 20, but assists the rotation of the second small-diameter gear 62 by the bias of the second spring member 72, thereby rotating the shaft portion 20. It is a newly added gear to assist.
  • the second spring member 72 may be disposed not only in the newly added gear but also in a gear that transmits the output of the motor 31 to the shaft portion 20.
  • positioned at the 2nd gear part 60 or the 1st gear part 50 may be sufficient.
  • the direction in which the second spring member 72 is urged changes according to the position where it is arranged.
  • the second spring member 72 biases the rotation in the direction opposite to the rotation corresponding to the direction in which the lid of the output shaft 21 opens.
  • positioning at the 1st gear part 50 the 2nd spring member 72 is urged
  • the drive device 100 includes the braking unit 90, thereby enabling braking from an arbitrary position when the lid is turned in the closing direction. That is, the driving device 100 includes the braking unit 90 that brakes the rotation from the first angle to the second angle in the rotation of the gear group, so that the lid 100 can be moved from any position in the rotation in the closing direction of the lid. Braking can be applied.
  • the assist gear 71 is provided with a protrusion 73, and the protrusion 73 rotates as the assist gear 71 rotates. That is, the protrusion 73 rotates with the rotation of the assist gear 71 when the lid is opened and closed.
  • the braking portion 90 includes a third spring member 92 that urges the first angle to the second angle, and a protrusion formed on one of the gear groups (for example, a protrusion 73 formed on the assist gear 71). ) And a biasing lever 73 that rotates in a rotation direction corresponding to the direction in which the lid is closed, thereby applying a reverse bias to brake the rotation of the lid in the closing direction. .
  • the brake from any position is enabled by adjusting the rotation angle at which the biasing is started in the reverse direction with respect to the protrusion 73.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining braking by the braking unit 90 according to the first embodiment.
  • FIG. 6A shows the positional relationship between the brake lever 91 and the protrusion 73 when the lid is open.
  • 6B shows the positional relationship between the brake lever 91 and the protrusion 73 when the lid is closed. That is, FIGS. 6A and 6B show that the assist gear 71 rotates leftward on the paper surface when the cover is rotated in the closing direction.
  • the brake lever 91 when the lid is open, the brake lever 91 is held in a state where the lever is raised by the biasing force of the third spring member 92 as shown in FIG. 6A.
  • the brake lever 91 comes into contact with the protrusion 73 at a predetermined position.
  • the protrusion 73 rotates leftward from the position indicated by the dotted circle in the upper right part in FIG. 6B, and contacts the brake lever 91 at the position indicated by the dotted circle in the upper left part in FIG. 6B.
  • the protrusion 73 rotates with the rotation of the lid in the closing direction until the lid is closed. That is, the brake lever 91 is pressed by the leftward rotation of the protrusion 73 and is pressed down to the position shown in FIG. 6B.
  • the brake lever 91 is urged in the direction of pushing up the lever by the urging force of the third spring member 92 as described above. That is, the third spring member 92 of the brake lever 91 urges the protrusion 73 in a direction opposite to the direction in which the lid is closed until the protrusion 73 comes into contact with the brake lever 91 and the cover is closed. To do.
  • the driving device 100 can apply braking from an arbitrary position in the rotation of the lid in the closing direction. Further, by using the third spring member 92, it is possible to apply the braking force most immediately before the lid on which the most load is applied is closed.
  • the third spring member 92 is acted so as to be tightened most immediately before the lid is closed, so that the braking force is applied most immediately before the lid on which the load is most applied is closed. Therefore, the driving device 100 can apply an appropriate braking force according to the angle of the lid.
  • the biasing by the third spring member 92 not only performs braking in the direction in which the lid closes but also assists in the direction in which the lid opens.
  • the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the rotation in the closing direction. That is, when the lid is opened, the protrusion 73 rotates in the forward direction and the biasing direction by the third spring member 92. Therefore, the third spring member 92 exerts an assist effect when the lid is opened by rotating the lid in the opening direction and urging the protrusion 73 in the forward direction.
  • the assist gear 71 is formed so that the gear ratio with the output gear 22 is 1: 1. That is, by forming the assist gear 71 so that the rotation angle of the output gear 22 (the lid angle) and the rotation angle of the assist gear 71 coincide with each other, the position to apply the braking is easy depending on the position where the projection 73 is attached. Can be adjusted. For example, when the state in which the lid is closed is set to “0 °” and braking is applied from an angle of “40 °”, the brake lever is rotated at the position reversely rotated by “40 °” from the position of the protrusion 73 in the state in which the lid is closed. The position of the brake lever 91 and the position of the protrusion 73 are adjusted so that 91 and the protrusion 73 come into contact with each other.
  • the braking unit 90 includes the braking lever 91 and the braking lever 91 biased by the third spring member 92 is pressed against the protrusion 73 has been described.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the brake unit 90 may not include the brake lever 91.
  • the protrusion 73 is brought into contact with the third spring member 92 and presses in the direction opposite to the direction in which it is urged.
  • the embodiment is not limited to this, and may be attached to another gear.
  • the gear to which the protrusion 73 is attached is determined based on the gear ratio with the output gear 22.
  • the protrusion 73 is attached to a gear having a gear ratio of 2: 1 between the gear to be attached and the output gear 22. That is, the protrusion 73 is attached to a gear that rotates less than one rotation when the lid is opened and closed.
  • the drive device 100 includes the sensor gear unit 80, thereby making it possible to detect an accurate rotation angle of the output shaft 21 (output gear 22). That is, the driving device 100 is based on the rotation of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 and the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 that mesh with the output gear 22 formed on the shaft portion 20.
  • a rotation resistor 83 for detecting the rotation angle of the output gear 22 formed in the shaft portion 20, and the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are urged to rotate in opposite directions by the elastic members, respectively. Thus, it is possible to detect an accurate rotation angle of the output shaft 21.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the sensor gear unit 80 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a part of meshing between the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 and the output gear 22.
  • the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are arranged so as to overlap each other as shown in FIG.
  • a spring member (not shown) between the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82, the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are urged to rotate in opposite directions, respectively.
  • the torsion spring is engaged with the first sensor gear 81, and the other end is engaged with the second sensor gear 82, thereby urging the first sensor gear 81 in one direction of rotation,
  • the second sensor gear 82 is urged in the direction opposite to the rotation direction of the first sensor gear 81.
  • the driving device 100 can reduce the backlash between the sensor gear unit 80 and the output gear 22, and can detect the accurate rotation angle of the output shaft 21.
  • an output gear or a sensor gear that synchronizes with the previous gear is installed to detect a change in the resistance of a rotating resistor and detect and control the output shaft. Yes.
  • the exact rotational position cannot be detected, and hunting may occur in the control immediately before the lid is closed or opened. .
  • the output gear 22 and the two sensor gears are arranged to mesh simultaneously, and a first sensor gear is used by using a spring member (not shown).
  • a spring member not shown.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a simulation result in the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical axis shows the relative load torque (%) under each condition, and the horizontal axis shows the opening / closing angle (deg).
  • the upper graph shows the load torque when neither the first spring member 23 nor the second spring member 72 is arranged, and the middle graph shows the load torque when either one is arranged, The lower graph shows the load torque when both are arranged.
  • the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced.
  • the assist gear unit 70 is disposed so as to mesh with the second small diameter gear 62 that is a preceding stage of the output gear 22, so that the output gear 22 and the second small diameter gear 62 are interposed. Backlash can be reduced, and the stability of the opening and closing operation can be improved.
  • the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced, and a motor with smaller torque can be used. Further, in the driving device 100, since the torque transmitted by the gear is reduced, the strength of the gear can be reduced.
  • a metal part can be formed by changing to a resin, so that the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing effort can be reduced.
  • the reduction ratio can be reduced by reducing the maximum torque, the motor 31 and each gear can be reduced in size.
  • the driving device 100 includes the third spring member 92 that urges against rotation from the first angle to the second angle in rotation of the gear group.
  • braking can be applied from an arbitrary position, and control with a more appropriate operational sensation can be realized according to the actual opening / closing operation.
  • the maximum torque can be reduced, and the motor 31 and each gear can be reduced in size.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a simulation result in the driving apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical axis shows the relative load torque (%) under each condition, and the horizontal axis shows the opening / closing angle (deg).
  • the upper graph shows the load torque when the third spring member 92 is not arranged, and the lower graph shows the load torque when the third spring member 92 is arranged.
  • the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced by disposing the third spring member 92.
  • the maximum torque when the toilet seat 4 and the toilet lid 5 are opened and closed can be reduced. That is, the first spring member 23 biases the rotation of the output shaft 21 corresponding to the direction in which the toilet seat 4 opens, and the second spring member 72 rotates to the rotation of the assist gear 71 corresponding to the direction in which the toilet seat 4 opens.
  • the toilet seat 4 is opened from the closed state in which the bottom surface 411 of the toilet seat 4 is in contact with the contact surface of the base 6 (the state in which the opening / closing angle is “0 °” in FIGS. 8A and 8B).
  • the braking unit 90 brakes the rotation from the first angle to the second angle in the rotation of the gear group so that the toilet lid 5 can be rotated in the closing direction.
  • Appropriate braking can be applied.
  • the driving device 100 applies braking from the time when the angle of the toilet seat 4 becomes “40 °”, and smoothly until the toilet seat 4 is closed. It can be rotated.
  • FIG. 8B by applying braking from a certain angle, the load torque that gradually increases until the closed state can be sharply reduced. Thereby, the drive device 100 can further reduce the maximum torque applied in the closed state.
  • the braking force in the closed state where the maximum torque is applied can be maximized. That is, the third spring member 92 exerts a stronger biasing force as the toilet seat 4 rotates in a direction opposite to the biasing direction as the toilet seat 4 rotates in the closing direction. It will be. Further, in the driving device 100, the load torque applied to the rotation (rotation in the opening direction) of the toilet seat 4 from the closed state to the open state can be reduced by the braking force of the braking unit 90. Note that the load torque can also be reduced in the toilet lid 5 to which the driving device 100 is attached in the same manner as described above.
  • the drive device 100 according to the first embodiment has been described above.
  • embodiment mentioned above is an example to the last, and embodiment is not limited to this.
  • the case where the output of the motor 31 is transmitted to the shaft unit 20 via the shaft conversion unit 40, the first gear unit 50, and the second gear unit 60 has been described.
  • the embodiment is not limited to this, and for example, a case in which a clutch portion is disposed therebetween may be used.
  • a clutch unit that suppresses transmission of torque to the drive source side when a torque greater than a predetermined threshold is applied by an external force from the shaft unit 20 side. May be arranged.

Abstract

実施形態の駆動装置は、ギア群（４０、５０、６０、７０）と、軸部（２０）と、第１の弾性体（２３）と、第２の弾性体（７２）とを備える。ギア群（４０、５０、６０、７０）は、駆動源の出力によって回転する。軸部（２０）は、前記ギア群（４０、５０、６０、７０）を介して伝達されたトルクによって回転する。第１の弾性体（２３）は、前記軸部（２０）を回転方向に付勢する。第２の弾性体（７２）は、前記ギア群（４０、５０、６０、７０）に含まれるギアのうち前記軸部（２０）とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部（２０）の前記回転方向への回転を助勢する。

Description

駆動装置
　本発明は、駆動装置に関する。
　従来、トイレやごみ箱などにおいては、蓋を自動で開閉するために、駆動装置が用いられている。例えば、駆動装置は、モータなどの駆動源と、駆動源の出力を出力軸に伝達する歯車（ギア）と、出力軸などを備え、蓋と結合した出力軸を駆動源の出力によって回転させることで、蓋を自動的に開閉させる。
特開平７－１１６０８４号公報
　ところで、上記した駆動装置は、蓋の開閉に係る駆動力を補助するためにバネなどの弾性体が用いられている。例えば、蓋の開方向（重力に反して蓋を回動させる方向）への回転に対して付勢するバネが出力軸に備えられることにより、蓋の開閉にかかる駆動力が補助される。また、このような駆動装置としては、より付勢力を高めるために、出力軸に対して複数のバネが備えられた駆動装置も知られている。ここで、近年、駆動装置の配置箇所の制約などにより、付勢力を保ちつつ、より薄型の駆動装置が求められている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、付勢力を保ちつつ、より薄型に形成することができる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駆動装置は、駆動源の出力によって回転するギア群と、前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、前記軸部を回転方向に付勢する第１の弾性体と、前記ギア群に含まれるギアのうち前記軸部とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部の前記回転方向への回転を助勢する第２の弾性体とを備える。
　本発明の一態様によれば、付勢力を保ちつつ、より薄型に形成することができる。
図１は、第１の実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋を示す側面図である。 図２は、第１の実施形態に係る駆動装置の外形を示す斜視図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置を示す上面図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置を示す下面図である。 図４は、第１の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る制動部による制動を説明するための図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る制動部による制動を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係るセンサーギア部を説明するための図である。 図８Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置におけるシミュレーションの結果を示す図である。 図８Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置におけるシミュレーションの結果を示す図である。
　以下、実施形態に係る駆動装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　上述したように、本実施形態においては、付勢力を保ちつつ、より薄型に形成することができる駆動装置を提供することを目的とする。ここで、本実施形態では、さらに、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができる駆動装置を提供することも目的とする。
　上記した駆動装置は、蓋を閉める際の衝撃を緩和するため、蓋の動きを制動する制動部材が用いられている。例えば、蓋の閉方向への回動によって弾性変形することで摩擦を生じさせる摩擦板を有することで、蓋の動きを制動する駆動装置が知られている。ここで、上記した駆動装置においては、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができる駆動装置が望まれている。そこで、本実施形態では、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができる駆動装置を提供することも目的とする。
　具体的には、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駆動装置は、駆動源の出力によって回転するギア群と、前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、前記ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転を制動する制動部とを備える。
（第１の実施形態）
　まず、本実施形態に係る駆動装置の適用例について説明する。本実施形態に係る駆動装置は、蓋を有する種々のものに適用され、蓋を自動開閉させる。例えば、駆動装置は、トイレやごみ箱、洗濯機などに備えられ、トイレの便座や便蓋、ゴミ箱の蓋、洗濯機の蓋などを自動開閉させる。以下、図１を用いて、駆動装置のトイレへの適用例を説明する。図１は、第１の実施形態に係る駆動装置１００を備える便器の便座及び便蓋を示す側面図である。図１に示すように、便器２は、基部６の上面側の一端部に設けたケーシング３に２つの駆動装置１００を備える。２つの駆動装置１００は、それぞれ便座４か便蓋５のいずれかを自動で開閉させる。
　例えば、一の駆動装置１００は、ケーシング３に取り付けられる便座４の回動軸の両端部のうちの一端部側に設けられ、後述する駆動源（例えば、モータ）の駆動により便座４を自動で開閉させる。また、例えば、他の駆動装置１００は、ケーシング３に取り付けられる便蓋５の回動軸の両端部のうちの一端部側に設けられ、駆動源の駆動により便蓋５を自動で開閉させる。なお、図１に示す例では、２つの駆動装置１００が向きを揃えて設けられる場合を示すが、２つの駆動装置１００は、それぞれ反対側の端部に設けられてもよい。なお、駆動装置１００による便座４及び便蓋５の自動開閉の詳細については、後述する。
　次に、駆動装置１００の外形について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の外形を示す斜視図である。図２に示すように、駆動装置１００は、筐体１０から軸部２０の出力軸２１が突出されて形成される。筐体１０は、図示しない駆動源（例えば、モータ）、ギア群、軸部２０などの各構成を内部空間に収納する。ここで、筐体１０は、軸部２０の軸方向の厚みが薄くなるように形成される。そして、駆動装置１００は、トイレやごみ箱、洗濯機などの蓋に設けられた出力軸２１を取り付ける機構に出力軸２１が取り付けられることにより、図示しない駆動源からのトルクを蓋に伝達して、蓋を回動させる（開閉させる）。例えば、図１に示す便器２に備えられる場合、２つの駆動装置１００は、軸部２０の軸方向が便座４及び便蓋５の回動軸の軸方向と一致するようにケーシング３内にそれぞれ備えられる。そして、一の駆動装置１００における出力軸２１が便座４の回動軸の一端部に設けられた取り付け機構に取り付けられる。また、他の駆動装置１００における出力軸２１が便蓋の回動軸の一端部に設けられた取り付け機構に取り付けられる。すなわち、便座４及び便蓋５の回動軸の軸方向に対応する厚みが薄くなるように形成された駆動装置１００が便器２に取り付けられる。そして、２つの駆動装置１００は、駆動源からのトルクを便座４及び便蓋５の回動軸に伝達することで、便座４及び便蓋５を自動開閉する。
　次に、駆動装置１００の構成について、図３Ａ～図５を用いて説明する。図３Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す上面図である。なお、図３Ａにおいては、出力軸２１が突出した面を上面として、筐体１０の上面を除いた場合の図を示す。図３Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す下面図である。なお、図３Ｂにおいては、出力軸２１が突出した面とは反対の面を下面として、筐体１０の下面を除いた場合の図を示す。図４及び図５は、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す斜視図である。なお、図４においては、筐体１０を除き、下面側から駆動装置１００を見た場合の斜視図を示す。また、図５においては、筐体１０を除き、上面側から駆動装置１００を見た場合の斜視図を示す。
　駆動装置１００は、軸部２０と、モータ３１と、軸変換部４０と、第１ギア部５０と、第２ギア部６０と、アシストギア部７０と、センサーギア部８０と、制動部９０とを有する。例えば、駆動装置１００は、軸部２０の出力軸２１を筐体１０の外側に突出させ、軸部２０、モータ３１、軸変換部４０、第１ギア部５０、第２ギア部６０、アシストギア部７０、センサーギア部８０及び制動部９０を筐体１０内に収納する。なお、軸変換部４０と、第１ギア部５０と、第２ギア部６０と、アシストギア部７０とをあわせてギア群とも記載する。
　図３Ａに示すように、モータ３１は、駆動装置１００が取り付けられる蓋を回動させる駆動源・動力源として機能する。なお、モータ３１には、図示しないリード線を介して図示しないコントローラから駆動信号が供給される。また、駆動信号の供給により、モータ３１の出力回転軸３２が回転する。なお、モータ３１は、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータなど、特に制限されない。
　モータ３１の出力回転軸３２の先端部にはウォーム３３が装着されている。すなわち、ウォーム３３は、駆動源であるモータ３１の回転軸を中心に回転する。例えば、ウォーム３３は、ウォームギアにおけるウォームである。ウォーム３３は、円筒状に形成されたねじ状の歯車である。例えば、ウォーム３３には、３条のウォームが用いられる。また、例えば、ウォーム３３は、金属や樹脂等により形成されてもよい。なお、ウォーム３３には、強度等の所定の条件を満たせばどのような材料が用いられてもよい。
　図３Ａ～図４に示すように、軸変換部４０は、ウォームホイール４１とギア４２とを有する。ウォームホイール４１とギア４２とは、軸棒を中心に軸を揃えて回転する。軸変換部４０のウォームホイール４１は、ウォーム３３と噛合する。すなわち、軸変換部４０のウォームホイール４１は、ウォーム３３に対するウォームホイールとして機能する。
　例えば、図３Ａ中において、モータ３１の出力回転軸３２は、左右方向に延びる。一方、軸変換部４０の軸棒は、モータ３１の出力回転軸３２に直交する。例えば、モータ３１の出力回転軸３２の軸方向は、軸変換部４０の回転軸の軸方向に直交する。このように、軸変換部４０により、モータ３１の駆動力を伝達する回転軸がモータ３１の出力回転軸３２から軸変換部４０の回転軸に変換される。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１ギア部５０は、軸変換部４０を介してモータ３１から伝達されたトルクを第２ギア部６０に伝達するための部材である。第１ギア部５０は、金属や樹脂等から形成され、第１大径ギア５１と、第１大径ギア５１に同軸に固定された第１小径ギア５２とを有する。第１大径ギア５１は、軸変換部４０のギア４２と噛合する。第１小径ギア５２は、第１大径ギア５１よりも小径に形成され、第１大径ギア５１と軸を揃えて回転し、第２ギア部６０へモータ３１から伝達されたトルクを伝達する。なお、第１ギア部５０の第１大径ギア５１と第１小径ギア５２は一体に形成されていてもよい。
　図３Ａ～図５に示すように、第２ギア部６０は、第１ギア部５０を介してモータ３１から伝達されたトルクを軸部２０及びアシストギア部７０に伝達するための部材である。第２ギア部６０は、金属や樹脂等から形成され、第２大径ギア６１と、第２大径ギア６１に同軸に固定された第２小径ギア６２とを有する。第２大径ギア６１は、第１ギア部５０の第１小径ギア５２と噛合する。第２小径ギア６２は、第２大径ギア６１よりも小径に形成され、第２大径ギア６１と軸を揃えて回転し、軸部２０及びアシストギア部７０へモータ３１から伝達されたトルクを伝達する。なお、第２ギア部６０の第２大径ギア６１と第２小径ギア６２は一体に形成されていてもよい。
　図３Ａ～図５に示すように、軸部２０は、モータ３１から伝達されたトルクを蓋（例えば、トイレの便座及び便蓋や、ごみ箱及び洗濯機の蓋など）に伝達するための部材である。例えば、軸部２０は、駆動源であるモータ３１によって回転し、蓋を所定の方向に回動させる。軸部２０は、出力軸２１と、出力ギア２２と、第１ばね部材２３（第１の弾性体）とを有する。軸部２０は、円柱状に形成され、軸方向の一端部に出力軸２１が形成され、軸方向の他端部に出力ギア２２が形成される。出力軸２１は、先端部分を一部切り欠いた形状に形成される。また、蓋に設けられた出力軸２１の先端部分を取り付ける機構により、出力軸２１が蓋に取り付けられることにより、モータ３１からのトルクが蓋に伝達され、蓋が回動する。出力ギア２２は、軸部２０の周方向に設けられ、第２ギア部６０の第２小径ギア６２と噛合する。これにより、第２ギア部６０から軸部２０へトルクが伝達される。
　ここで、軸部２０は、軸方向に沿った内部空間を有し、第１ばね部材２３が配置される。第１ばね部材２３は、コイル状に形成され、軸部２０の内部空間に配置される。例えば、第１ばね部材２３は、いわゆるアシストばねであり、トーションばね（ねじりばね）が用いられる。なお、第１ばね部材２３は、筐体１０及び軸部２０にそれぞれ係合することにより、軸部２０を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。
　図３Ａ～図５に示すように、アシストギア部７０は、軸棒の一端部の周方向にアシストギア７１が形成される。アシストギア７１は、第２ギア部６０の第２小径ギア６２と噛合する。すなわち、アシストギア部７０は、モータ３１から伝達されたトルクにより、軸棒を回転軸として回転する。ここで、アシストギア部７０は、アシストギア７１側に軸方向に沿った内部空間を有し、第２ばね部材７２（第２の弾性体）が配置される。第２ばね部材７２は、コイル状に形成され、アシストギア部７０の内部空間に配置される。例えば、第２ばね部材７２は、いわゆるアシストばねであり、トーションばねが用いられる。なお、第２ばね部材７２は、筐体１０及びアシストギア部７０にそれぞれ係合することにより、アシストギア部７０を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。また、図５に示すように、アシストギア部７０は、突起部７３が配設され、アシストギア部７０の回転に伴って制動部９０に作用するが、この詳細については、後述する。
　図３Ｂ及び図４に示すように、センサーギア部８０は、軸棒の一端部の周方向に第１センサーギア８１（第１のギア）と、第２センサーギア８２（第２のギア）とが重ねて形成され、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転に応じて、出力ギア２２の回転角度を検知する回転抵抗器（ポテンショメータ）８３が配設される。第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２は、軸部２０の出力ギア２２とそれぞれ噛合し、モータ３１から伝達されたトルクにより、軸棒を回転軸として回転する。回転抵抗器８３は、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転角度に応じた抵抗値を図示しないコントローラに出力することで、出力ギア２２の回転角度を図示しないコントローラに送信する。出力ギア２２の回転角度を受信したコントローラは、モータ３１に駆動信号を供給することで、モータ３１を制御する。例えば、コントローラは、蓋を開状態又は閉状態とするように、モータ３１の出力を制御する。ここで、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２は、図示しないばね部材によって互いに反対方向に回転付勢されるが、この詳細については、後述する。
　図３Ａ～図５に示すように、制動部９０は、制動レバー９１と、第３ばね部材９２（付勢部材）とを備える。制動レバー９１は、軸棒の一端部にアシストギア部７０の突起部７３から作用を受けるレバーが形成され、アシストギア部７０の回転に伴う突起部７３の押力をレバーで受けることにより、軸棒を回転軸として回転する。第３ばね部材９２は、コイル状に形成され、内部に制動レバー９１の軸棒が挿通する位置に配置される。例えば、第３ばね部材９２は、いわゆるアシストばねであり、トーションばねが用いられる。なお、第３ばね部材９２は、筐体１０及び制動レバー９１にそれぞれ係合することにより、制動レバー９１を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。
　以上、駆動装置１００の構成について説明した。次に、駆動装置１００の動作を説明する。駆動装置１００においては、例えば、蓋を開く場合、図示しないコントローラが、駆動信号を供給し、モータ３１を一方向に回転させる。モータ３１の回転により、出力回転軸３２に装着されているウォーム３３が回転し、ウォーム３３に噛合しているウォームホイール４１が回転する。また、ウォームホイール４１の回転に伴い、ギア４２が回転し、ギア４２に噛合している第１大径ギア５１が回転する。
　第１大径ギア５１の回転に伴って、第１小径ギア５２が回転し、第１小径ギア５２に噛合する第２大径ギア６１が回転する。また、第２大径ギア６１の回転に伴って、第２小径ギア６２が回転し、第２小径ギア６２に噛合する出力ギア２２が回転する。そして、出力ギア２２が回転することにより、出力軸２１が回転して蓋が開く。一方、蓋を閉じる場合には、コントローラは、モータ３１を逆回転に回転させる。この場合、上述した回転とは逆回転の回転力が出力軸２１に伝達され、蓋を閉じる。
　ここで、駆動装置１００は、軸部２０における第１ばね部材２３に加えて、アシストギア部７０における第２ばね部材７２を有することにより、付勢力を保ちつつ、薄型に形成することを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、軸部２０を回転方向に付勢する第１ばね部材２３と、ギア群に含まれるギアのうち軸部２０とは異なる回転軸で回転するアシストギア７１を付勢することで、軸部２０の回転方向への回転を助勢する第２ばね部材７２とを有することで、蓋を開く場合の出力軸２１の回転に対する付勢力を保ちつつ、装置の薄型化を可能にする。
　例えば、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３が、蓋が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢する。さらに、第２ばね部材７２が、蓋が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢する。すなわち、出力ギア２２の前段のギアである第２小径ギア６２に噛合するアシストギア７１は、蓋が開く方向の回転が出力ギア２２と同じ方向となる。従って、第２ばね部材７２は、アシストギア７１において出力ギア２２の蓋が開く方向の回転と同一方向への回転を付勢する。このように、第２ばね部材７２がアシストギア７１を付勢することにより、アシストギア７１と噛合する第２小径ギア６２の蓋を開く方向への回転が助勢され、さらに、出力ギア２２の蓋が開く方向への回転が助勢されることとなる。
　蓋を自動で開閉するために用いられる駆動装置においては、蓋が閉じた状態から開く場合に大きな負荷トルクがかかる。従って、出力軸の蓋が開く方向に対応する回転に対して付勢するばね等を配置することで、負荷トルクを低減することが考えられる。しかしながら、より大きな付勢力を得るために、より大きなばねを出力軸に配置したり、複数のばねを出力軸に配置したりした場合には、駆動装置が大型化（装置の厚みが増加）することとなる。
　しかしながら、駆動装置１００のように、軸部２０とは異なる回転軸を有し、出力ギア２２に付勢力を伝達することができるアシストギア７１に対して回転付勢させることで、複数のばねを配置した際の付勢力を保ちつつ、駆動装置１００の薄型化（厚みの増加の抑止）を可能にする。ここで、第２ばね部材７２による付勢は、蓋が開く方向へのアシストだけではなく、蓋が閉まる方向へのアシストも行う。蓋が閉まる場合、出力軸２１は、開く方向の回転とは逆方向に回転する。すなわち、蓋が閉まる場合、出力軸２１は第１ばね部材２３による付勢方向とは逆方向に回転し、かかる回転力が、出力ギア２２及び第２小径ギア６２を介してアシストギア７１に伝達されることとなる。ここで、アシストギア７１に伝達される回転の回転方向は、蓋が開く方向とは逆方向となり、第２ばね部材７２の付勢方向とは逆方向となる。従って、第２ばね部材７２は、蓋が閉まる方向の回転とは逆方向に付勢することで、蓋が閉じる際の制動効果を発揮することとなる。
　なお、アシストギア部７０は、第２ばね部材７２の付勢力を効率よく出力ギア２２に伝達するために、軸部２０の前段の第２小径ギア６２に噛合するように配置されているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、アシストギア部７０をギア群の任意の位置に配置する場合であってもよい。また、アシストギア部７０は、モータ３１の出力を軸部２０に伝達するギアではなく、第２ばね部材７２の付勢によって第２小径ギア６２の回転を助勢することで、軸部２０の回転を助勢するために新たに追加したギアである。第２ばね部材７２は、新たに追加したギアに配置されるだけではなく、モータ３１の出力を軸部２０に伝達するギアに配置される場合であってもよい。例えば、第２ギア部６０や、第１ギア部５０に、第２ばね部材７２が配置される場合であってもよい。
　ここで、第２ばね部材７２は、配置される位置に応じて付勢する方向が変化する。例えば、第２ギア部６０に配置される場合、第２ばね部材７２は、出力軸２１の蓋が開く方向に対応する回転とは逆方向の回転に対して付勢する。一方、第１ギア部５０に配置される場合、第２ばね部材７２は、出力軸２１の蓋が開く方向に対応する回転に対して付勢する。すなわち、第２ばね部材７２は、軸部２０に形成された出力ギア２２までに経由するギアの数に応じて付勢する回転方向が変化する。
　また、駆動装置１００は、制動部９０を有することにより、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転を制動する制動部９０を有することで、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができる。
　例えば、駆動装置１００においては、アシストギア７１に突起部７３が設けられ、突起部７３は、アシストギア７１の回転に伴って回転する。すなわち、突起部７３は、蓋の開閉時にアシストギア７１の回転に伴って回転する。制動部９０は、第１の角度から第２の角度に対して付勢する第３ばね部材９２と、ギア群のいずれかに形成された突起（例えば、アシストギア７１に形成された突起部７３）と当接する制動レバー９１を備え、蓋が閉まる方向に対応する回転方向に回転する突起部７３に対して逆方向の付勢を行うことで、蓋の閉方向への回動に制動をかける。さらに、制動部９０においては、突起部７３に対して逆方向に付勢を開始する回転角度が調整されることにより、任意の位置からの制動を可能にする。
　図６Ａ及び図６Ｂは、第１の実施形態に係る制動部９０による制動を説明するための図である。なお、図６Ａにおいては、蓋が開いている状態での制動レバー９１と突起部７３との位置関係を示す。また、図６Ｂにおいては、蓋が閉じた状態での制動レバー９１と突起部７３との位置関係を示す。すなわち、図６Ａ及び図６Ｂにおいては、蓋が閉まる方向に回動した場合、アシストギア７１が紙面上左方向に回転することを示す。
　例えば、蓋が開いた状態の場合、制動レバー９１は、図６Ａに示すように、第３ばね部材９２の付勢力により、レバーが上がった状態で保持される。そして、蓋が閉じると共に、突起部７３が紙面上左方向に回転すると、制動レバー９１は、所定の位置で突起部７３に当接することとなる。例えば、突起部７３は、図６Ｂにおける右上部の点線の円で示す位置から左方向に回転し、図６Ｂにおける左上部の点線の円で示す位置で制動レバー９１に当接する。さらに、突起部７３は、蓋が閉状態となるまで、蓋の閉方向への回動に伴って回転する。すなわち、制動レバー９１は、突起部７３の左方向への回転によって押圧され、図６Ｂに示す位置まで押し下げられる。
　ここで、制動レバー９１は、上述したように第３ばね部材９２の付勢力によって、レバーを押し上げる方向に付勢されている。すなわち、制動レバー９１の第３ばね部材９２は、突起部７３が制動レバー９１に当接したのち蓋が閉状態となるまでの間、蓋が閉まる方向とは逆方向に突起部７３を付勢する。これにより、駆動装置１００は、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることを可能にする。また、第３ばね部材９２を用いることで、最も負荷がかかる蓋が閉まる直前に最も制動力をかけることができる。すなわち、蓋が閉まる直前に、第３ばね部材９２が最も締まるように作用されることで、最も負荷がかかる蓋が閉まる直前に最も制動力をかける。したがって、駆動装置１００は、蓋の角度に応じて適切な制動力をかけることができる。
　ここで、第３ばね部材９２による付勢は、蓋が閉じる方向への制動だけではなく、蓋が開く方向へのアシストも行う。蓋が開く場合、出力軸２１は、閉じる方向の回転とは逆方向に回転する。すなわち、蓋が開く場合、突起部７３は第３ばね部材９２による付勢方向と順方向に回転することとなる。従って、第３ばね部材９２は、蓋が開く方向の回転と順方向に突起部７３を付勢することで、蓋が開く際のアシスト効果を発揮することとなる。
　また、アシストギア７１は、出力ギア２２とのギア比が１：１となるように形成される。すなわち、出力ギア２２の回転角度（蓋の角度）とアシストギア７１の回転角度とが一致するように、アシストギア７１を形成することで、突起部７３を取り付ける位置によって、制動をかける位置を容易に調整することができる。例えば、蓋が閉じた状態を「０°」とし、「４０°」の角度から制動をかける場合、蓋が閉じた状態における突起部７３の位置から「４０°」逆回転させた位置で制動レバー９１と突起部７３が当接するように、制動レバー９１の位置と突起部７３の位置が調整される。
　なお、上記した例では、制動部９０が制動レバー９１を有し、第３ばね部材９２によって付勢された制動レバー９１が突起部７３に押圧される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、制動部９０が、制動レバー９１を備えない場合であってもよい。かかる場合には、突起部７３が、第３ばね部材９２に対して当接され、付勢される方向とは逆方向に押圧する。
　また、上記した例では、突起部７３がアシストギア部７０に取り付けられる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、その他のギアに取り付けられる場合であってもよい。かかる場合には、出力ギア２２とのギア比に基づいて、突起部７３が取り付けられるギアが決定される。例えば、突起部７３は、取り付けるギアと出力ギア２２とのギア比が、２：１となるギアに取り付けられる。すなわち、突起部７３は、蓋の開閉に伴う回転が１回転未満となるギアに対して取り付けられる。
　また、駆動装置１００は、センサーギア部８０を有することにより、出力軸２１（出力ギア２２）の正確な回転角度を検出することを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、軸部２０に形成された出力ギア２２に噛合した第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２と、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転に基づいて、軸部２０に形成された出力ギア２２の回転角度を検出する回転抵抗器８３とを備え、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２が、弾性部材によってそれぞれ逆方向に回転付勢されることで、出力軸２１の正確な回転角度を検出することを可能にする。
　図７は、第１の実施形態に係るセンサーギア部８０を説明するための図である。なお、図７においては、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２と、出力ギア２２との噛合の一部を示す図である。例えば、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２は、図７に示すように、重ねて配置される。ここで、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２との間に図示しないばね部材が配置されることにより、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２とがそれぞれ逆方向に回転付勢される。例えば、トーションばねの一端部が第１センサーギア８１に係合し、他端部が第２センサーギア８２に係合することにより、第１センサーギア８１を回転方向の１方向に付勢し、第２センサーギア８２を第１センサーギア８１の回転方向とは逆方向に付勢する。
　これにより、駆動装置１００は、センサーギア部８０と出力ギア２２との間のバックラッシュを低減し、出力軸２１の正確な回転角度を検出することを可能にする。例えば、蓋を開閉する駆動装置においては、出力ギア、或いは、前段のギアと同期するセンサーギアを設置して、回転抵抗器の抵抗変化を検出して、出力軸を検知して制御を行っている。しかしながら、出力ギアとセンサーギアとの間のバックラッシュのために、正確な回転位置が検出できず、特に蓋が閉状態となる直前や、開状態となる直前の制御においてハンチングを起こす場合がある。しかしながら、駆動装置１００のように、出力ギア２２と２つのセンサーギア（第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２）とを同時にかみ合わせる配置とし、図示しないばね部材を用いて、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２を逆回転方向に付勢させることにより、回転誤差が無くなる。その結果、駆動装置１００は、開閉制御中の不感帯がなくなるため、閉直前、開直前の制御を安定して行うことができる。
　上述したように、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、第１ばね部材２３が、蓋が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢する。さらに、第２ばね部材７２が、蓋が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢する。従って、複数のばねを配置した際の付勢力を保ちつつ、駆動装置１００の薄型化（厚みの増加の抑止）を可能にする。図８Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置１００におけるシミュレーションの結果を示す図である。図８Ａにおいては、縦軸に各条件における相対的な負荷トルク（％）を示し、横軸に開閉角度（deg）を示すグラフを示す。また、図８Ａにおいては、上段のグラフが第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２をともに配置しない場合の負荷トルクを示し、中段のグラフがどちらか一方を配置した場合の負荷トルクを示し、下段のグラフが両方を配置した場合の負荷トルクを示す。
　図８Ａに示すように、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２を配置することで、開閉時の最大トルクを低減することができる。また、駆動装置１００においては、アシストギア部７０を、出力ギア２２の前段のギアである第２小径ギア６２に噛合させるように配置することで、出力ギア２２と第２小径ギア６２との間のバックラッシュを低減することができ、開閉動作の安定性を向上させることができる。また、駆動装置１００においては、開閉時の最大トルクを低減させることができ、よりトルクの小さいモータを利用することができる。また、駆動装置１００においては、ギアが伝達するトルクが小さくなることから、ギアの強度を小さくすることができる。その結果、例えば、金属製の部品を樹脂に変えて形成することができ、製造コストの低減や、製造の手間を低減することができる。また、駆動装置１００においては、最大トルクを低減させることで、減速比を小さくすることができるため、モータ３１及び各ギアを小型化することができる。
　また、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転に対して付勢する第３ばね部材９２を有することで、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができ、実際の開閉動作に応じて、より適切な動作感覚での制御を実現することができる。また、駆動装置１００においては、最大トルクを低減することができ、モータ３１や各ギアを小型化することができる。
　図８Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置１００におけるシミュレーションの結果を示す図である。図８Ｂにおいては、縦軸に各条件における相対的な負荷トルク（％）を示し、横軸に開閉角度（deg）を示すグラフを示す。また、図８Ｂにおいては、上段のグラフが第３ばね部材９２を配置しない場合の負荷トルクを示し、下段のグラフが第３ばね部材９２を配置した場合の負荷トルクを示す。図８Ｂに示すように、駆動装置１００においては、第３ばね部材９２を配置することで、開閉時の最大トルクを低減することができる。
　このような駆動装置１００を、例えば、図１に示す便器２に適用した場合、便座４及び便蓋５の開閉時における最大トルクを低減させることができる。すなわち、第１ばね部材２３が、便座４が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢し、第２ばね部材７２が、便座４が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢することで、便座４の底面４１１が基部６の当接面に当接している閉状態（図８Ａ及び図８Ｂにおける開閉角度「０°」の状態）から便座４が開いた状態である開状態（図８Ａ及び図８Ｂにおける開閉角度「１２０°」の状態）となるように便座４を回動させる場合の回動開始時のトルク（便座４を持ち上げ始めのトルク）を低減することができる。また、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２による開方向への付勢力によって、開状態から閉状態への便座４の回動（閉方向への回動）にかかる負荷トルクも低減することができる。なお、駆動装置１００が取り付けられた便蓋５においても、上記と同様に負荷トルクを低減することができる。
　また、上記した駆動装置１００は、制動部９０が、ギア群の回転における第１の角度から第２の角度までの回転に対して制動することで、便蓋５の閉方向への回動に対して適切な制動をかけることができる。例えば、駆動装置１００は、便座４が開状態から閉状態へ回動する際に、便座４の角度が「４０°」となった時点から制動をかけ、便座４が閉状態となるまで滑らかに回動させることができる。ここで、図８Ｂに示すように、ある角度から制動をかけるようにすることで、閉状態となるまでに徐々に上昇する負荷トルクを急峻に低下させることができる。これにより、駆動装置１００は、閉状態でかかる最大トルクをより低減させることができる。また、制動部９０において、第３ばね部材９２が用いられることにより、最大トルクがかかる閉状態における制動力を最大とすることができる。すなわち、第３ばね部材９２は、便座４が閉まる方向に回動するほど付勢する方向とは逆方向に力がかかるため、便座４が閉まる方向に回動するほどより強い付勢力を発揮することとなる。また、駆動装置１００においては、制動部９０による制動力によって、閉状態から開状態への便座４の回動（開方向への回動）にかかる負荷トルクを低減することもできる。なお、駆動装置１００が取り付けられた便蓋５においても、上記と同様に負荷トルクを低減することができる。
　以上、第１の実施形態に係る駆動装置１００について説明した。なお、上述した実施形態はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、モータ３１の出力を軸変換部４０、第１ギア部５０及び第２ギア部６０を介して軸部２０に伝達する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、間にクラッチ部が配置される場合であってもよい。
　かかる場合には、例えば、第１ギア部５０の代わりに、軸部２０側からの外力により所定の閾値以上のトルクが加えられた場合に、トルクの駆動源側への伝達を抑制するクラッチ部が配置される場合であってもよい。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　２０　軸部
　２１　出力軸
　２２　出力ギア
　２３　第１ばね部材（第１の弾性体）
　３１　モータ
　７０　アシストギア部
　７１　アシストギア
　７２　第２ばね部材（第２の弾性体）
　７３　突起部
　８０　センサーギア部
　８１　第１センサーギア（第１のギア）
　８２　第２センサーギア（第２のギア）
　８３　回転抵抗器
　９０　制動部
　９１　制動レバー
　９２　第３ばね部材（付勢部材）
　１００　駆動装置

Claims (9)

  1. 　駆動源の出力によって回転するギア群と、
    　前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、
    　前記軸部を回転方向に付勢する第１の弾性体と、
    　前記ギア群に含まれるギアのうち前記軸部とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部の前記回転方向への回転を助勢する第２の弾性体と、
    　を備える駆動装置。
  2. 　前記第２の弾性体は、前記軸部に形成されたギアの前段のギアに噛合するギアを付勢する、請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記軸部に形成されたギアに噛合した第１のギア及び第２のギアと、
    　前記第１のギアを第１の回転方向に付勢し、前記第２のギアを前記第１の回転方向とは逆方向である第２の回転方向に付勢する弾性部材と、
    　前記第１のギア及び前記第２のギアの回転に基づいて、前記軸部に形成されたギアの回転角度を検出する回転抵抗器とをさらに備える、請求項１又は２に記載の駆動装置。
  4. 　前記ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転を制動する制動部をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の駆動装置。
  5. 　前記制動部は、前記第１の角度から前記第２の角度に対して付勢する付勢部材と、前記ギア群のいずれかに形成された突起と当接する制動レバーを備える、請求項４に記載の駆動装置。
  6. 　前記制動部は、前記軸部に形成されたギアとのギア比が１：１となるギアに対して付勢する、請求項４又は５に記載の駆動装置。
  7. 　駆動源の出力によって回転するギア群と、
    　前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、
    　前記ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転を制動する制動部と、
    　を備える駆動装置。
  8. 　前記制動部は、前記第１の角度から前記第２の角度に対して付勢する付勢部材と、前記ギア群のいずれかに形成された突起と当接する制動レバーを備える、請求項７に記載の駆動装置。
  9. 　前記制動部は、前記軸部に形成されたギアとのギア比が１：１となるギアに対して付勢する、請求項７又は８に記載の駆動装置。
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