バルブ駆動ユニット
【課題】小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことのできるバルブ駆動ユニットを提供すること。
【解決手段】バルブ駆動ユニット１は、共通のステッピングモータ２で２つのカム１１、１２を駆動して、洗浄水供給装置のバルブ部材１０１、１０２を押し込むものである。停電時には、ステッピングモータ２からカム１１、１２への共通の駆動伝達機構４での機構的な連結をクラッチ機構３で切断するので、ステッピングモータ２のディテントトルクがカム１１、１２に作用せず、カム１１、１２に印加されている付勢力でカム１１、１２が変位し、洗浄水の供給を停止する。
【解決手段】バルブ駆動ユニット１は、共通のステッピングモータ２で２つのカム１１、１２を駆動して、洗浄水供給装置のバルブ部材１０１、１０２を押し込むものである。停電時には、ステッピングモータ２からカム１１、１２への共通の駆動伝達機構４での機構的な連結をクラッチ機構３で切断するので、ステッピングモータ２のディテントトルクがカム１１、１２に作用せず、カム１１、１２に印加されている付勢力でカム１１、１２が変位し、洗浄水の供給を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を駆動するためのバルブ駆動ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
便器内を洗浄する洗浄水を供給する洗浄水供給装置では、洗浄水タンクや水道などの水源から便器に到る流路にはバルブ部材が配置されており、バルブ駆動ユニットによって、バルブ部材を閉位置と開位置とに切り換える。このようなバルブ駆動ユニットのうち、バルブ部材を電動で駆動するタイプのものでは、洗浄スイッチを押すと、モータによってバルブ部材が閉位置から開位置に変位した後、再び、閉位置に変位する。従って、バルブ部材が閉位置から開位置に変位している状態で停電になると、便器内で水が流れ放しになるので、手動により、バルブ部材を開位置から閉位置に変位させる必要がある。
【０００３】
しかしながら、モータとしてステッピングモータや直流同期モータを用いた場合、モータのディテントトルクがバルブ部材に採用しているので、手動でバルブ部材を動かすには大きな力が必要となる。そこで、停電時には、モータとバルブ部材との機構的な連結を切断してディテントトルクがバルブ部材に加わらないようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、モータからバルブ部材までの間にクラッチ機構を配置し、停電時にはクラッチ機構によって、モータとバルブ部材との機構的な連結を切断してディテントトルクがバルブ部材に加わらないようにするとともに、バルブ部材を閉位置に移動させる際にバネに力を蓄積し、停電時には、このバネの付勢力によってバルブ部材を閉位置に変位させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５４４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、便器内を洗浄する際、便器の内面に沿って水を流すとともに、便器内に噴流を供給するタイプのものがあり、このような洗浄水供給装置では、２つのバルブ部材が用いられる。従って、この種の洗浄水供給装置に用いられるバルブ駆動位置には、モータおよび駆動力伝達機構が各々２系統、必要になるとともに、各々に対して、停電時にバルブ部材を小さな力で変位させるためのクラッチ機構やバネが必要となり、大型でコストも嵩んでしまうという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことのできるバルブ駆動ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、便器に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を開閉駆動するためのバルブ駆動ユニットにおいて、前記洗浄水供給装置に構成された複数のバルブ部材を各々、開位置と閉位置との間で変位させる複数のカムと、該複数のカムを駆動するカム駆動装置とを有し、当該カム駆動装置は、共通の駆動源としてのモータと、該モータの出力を前記複数のカムの各々に伝達する共通の駆動力伝達機構と、前記モータへの電源供給が停止されたときに前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構とを備え、前記複数のカムはいずれも、前記バルブ部材を開位置に変位させている状態で前記クラッチ機構により前記モータとの連結が解除された際、当該カムに作用している付勢力により前記バルブ部材を閉位置とする方向に変位することを特徴とする。本発明において、「カムに作用している付勢力」とは、洗浄水供給装置の側においてバルブ部材の側からカムを付勢する付勢力、およびバルブ駆動ユニットの側でカム部材を付勢する力の一方、および双方のいずれであってもよい。
【０００８】
本発明では、モータを作動させると、その出力は、駆動力伝達機構を介して複数のカムの各々に伝達される結果、バルブ部材は閉位置と開位置との間で変位し、所定のパターンで洗浄水が便器内に供給される。ここで、モータおよび駆動力伝達機構はいずれも、複数のカムに対して共通であるため、モータおよび駆動力伝達機構は１組でよい。また、モータへの電源供給が停止されたときにモータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構が構成されているため、バルブ部材を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、モータのディテントトルクがバルブ部材に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材が閉位置に戻る。ここで、本発明では、モータおよび駆動力伝達機構が複数のカムに対して共通であるため、クラッチ機構が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことができる。
【０００９】
本発明において、前記複数のカムは共通のカムシャフトに固定され、前記カム駆動装置は、当該カムシャフトを介して前記複数のカムを駆動することが好ましい。このように構成すると、装置の構成を簡素化することができる。
【００１０】
本発明において、前記複数のカムは、前記バルブ部材を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造、あるいは前記バルブ部材を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造のいずれかを備えていることが好ましい。このように構成すると、複数のカムのうち、バルブ部材を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００１１】
本発明において、前記クラッチ機構はソレノイドを備え、前記モータへの電源供給が停止した際、当該ソレノイドへの電源供給が停止して前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結が解除されることが好ましい。このように構成すると、クラッチ機構の動作をモータへの電源供給の停止と容易に連動させることができる。
【００１２】
本発明において、前記複数のカムを手動により変位させる手動操作部を備えていることが好ましい。このように構成すると、洗浄水の供給および停止を手動でも行うことができ、便利である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバルブ駆動ユニットでは、モータおよび駆動力伝達機構はいずれも、複数のカムに対して共通であるため、モータおよび駆動力伝達機構は１組でよい。また、モータへの電源供給が停止されたときにモータとカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構が構成されているため、バルブ部材を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、モータのディテントトルクがバルブ部材に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材が閉位置に戻る。ここで、モータおよび駆動力伝達機構が複数のカムに対して共通であるため、クラッチ機構が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したバルブ駆動ユニットを説明する。
【００１５】
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したバルブ駆動ユニットの縦断面図、横断面図、および内部の左側面図である。
【００１６】
図１に示すバルブ駆動ユニット１は、便器内に洗浄水を供給して便器内の洗浄を行うための洗浄水供給装置（不図示）に取り付けて使用するものである。洗浄水供給装置は、洗浄水を便器内に供給する２つの流路（不図示）と、これらの流路を各々、開閉する２つのバルブ部材１０１、１０２を有しており、バルブ駆動ユニット１は、これらのバルブ部材１０１、１０２を、流路を開放する開位置と流路を閉鎖する閉位置との間で駆動する。ここで、バルブ部材１０１、１０２は、図１（ａ）の上方に位置しているときに流路を閉鎖し、下方に変位したときに流路を開放するものとして表わしてある。なお、洗浄水供給装置において、バルブ部材１０１、１０２は各々、矢印Ｘ、Ｙで示すように、流路を閉鎖する上方向に付勢されており、バルブ駆動ユニット１は、矢印Ｘ、Ｙで示す付勢力に抗してバルブ部位１０１、１０２を駆動する。すなわち、バルブ部材１０１、１０２が流路を閉鎖する下方向に駆動された際、洗浄水供給装置に配置されたバネ（図示せず）が変形して力を蓄え、付勢力を発揮する。
【００１７】
本形態において、バルブ駆動ユニット１は、その左側部分を構成する本体ケース６と、本体ケース６の右側面にボルトで固定されたフレーム７１と、このフレーム７１を覆うカムケース７２とを備えており、バルブ駆動ユニット１の筺体は、全体としてＬ字形状になっている。フレーム７１には、バルブ部材１０１、１０２の上端部分がカムケース７２の内側に位置することを許容する開口７２、７４が形成されている。ここで、本体ケース６は、左ケース６２と右ケース６１とから構成されている。
【００１８】
本形態において、バルブ駆動ユニット１は、バルブ部材１０１、１０２を各々駆動するためのカム１１、１２と、これらのカム１１、１２を駆動するためのカム駆動装置１０とを有している。カム１１、１２は、共通のカムシャフト５に同軸状に固定されており、カム駆動装置１０は、カムシャフト５を介してカム１１、１２を駆動する。
【００１９】
カム駆動装置１０は、カムシャフト５を介して第１および第２のカム１１、１２を回転駆動させるためのステッピングモータ２（共通の駆動源）と、ステッピングモータ２の駆動力をカム１１、１２まで伝達する共通の駆動力伝達機構４と、この駆動力伝達機構４を切断または連結するクラッチ機構３とを備えている。
【００２０】
ステッピングモータ２からカムシャフト５までの駆動力伝達機構４およびクラッチ機構３は本体ケース６の内部に配置され、カム１１、１２はカムケース７２内に配置されている。フレーム７１において、底板部分から直角に折り曲げられた起立部分７６は、カムシャフト５の一部を構成する有底円筒軸５１を回転自在に支持している。
【００２１】
（駆動源および駆動力伝達機構の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けたクラッチ機構がモータとカムとを機構的に連結している状態を示す説明図、およびクラッチ機構がモータとカムとを機構的な連結を解除した状態を示す説明図である。
【００２２】
図１および図２（ａ）に示すように、本体ケース６の内側には、右ケース６１で突出する周壁の内側にステッピングモータ２が固定されている。ステッピングモータ２は、２つのステータ組をモータ軸線方向に重ねて配置された円筒形のステータ２３と、ステータ２３を囲むカップ状のモータケース２４と、このモータケース２４の底板部分に基端側が固定された支軸２１と、この支軸２１に回転可能に支持されたロータ２２とを備えている。なお、ステッピングモータ２に対して出力側には中板３０が配置されており、この中板３０に対して支軸２１の先端部が固定されている。
【００２３】
ロータ２２は、支軸２１に対する軸受部分となる円筒部２２ｃと、この円筒部２２ｃに対して外周側で対向する円周壁部分２２ｂと、円筒部２２ｃと円周壁部分２２ｂとの連結部分２２ａとを有しており、円周壁部分２２ｂの外周面に永久磁石２２０が固定されている。
【００２４】
駆動力伝達機構４は、ステッピングモータ２の支軸２１に回転可能に支持されたピニオン４０と、ピニオン４０の回転を減速して伝達する第１、第２の歯車４１、４２と、カムシャフト５と同軸に配置されてカムシャフト５を回転させる第３の歯車４３を備えている。すなわち、第１の歯車４１は、大径歯車部分がピニオン４０と噛み合い、小径歯車部分が第２の歯車４２の大径歯車部分と噛み合っている。第２の歯車４２は、大径歯車部分が第３の歯車４３と噛み合っている。ここで、第２の歯車４２は、右ケース６１と左ケースとによって両軸端が保持された支軸４６に回転可能に支持されている。
【００２５】
なお、右ケース６１において、フレーム７１との接合部分には主軸貫通孔６３が形成されており、この主軸貫通孔６３を有底円筒軸５１の中空部分５１ａが貫通している。また、主軸貫通孔６３の周縁部分からは、円筒軸４７が左側に向かって突出し、この円筒軸４７に第３の歯車４３が回転可能に支持されている。第３の歯車４３は、小径円筒部分４３ａと大径円筒部分４３ｂを備えており、小径円筒部分４３ａが円筒軸４７に支持されている。大径円筒部分４３ｂの外周には、第２の歯車４２と噛み合う歯が形成され、内周側には後述する有底円筒形の回転範囲規制部材５５が挿入されている。
【００２６】
（クラッチ機構の構成）
本形態では、以下に説明するように、中板３０の左側の面にソレノイド３３とＬ字形状のクラッチレバー３２とが搭載されており、ソレノイド３３およびクラッチレバー３２により、駆動力伝達機構４においてロータ２２とピニオン４０とを機構的に連結した状態、および連結を解除した状態に切り換えるクラッチ機構３が構成されている。このようなクラッチ機構３を構成するために、まず、ピニオン４０は、支軸２１に沿って軸線方向に移動可能に構成され、支軸ピニオン４０においてロータ２２と対向する部分には大径の円盤状板部分４０ａが形成されている、円盤状板部分４０ａは、ロータ２２の円周壁部分２２ｂと円筒部２２ｃとの間に嵌合可能な大きさである。円周壁部分２２ｂにおいて、ロータ２２と対向する面には、ロータ２２の連結部分２２ａに形成された凹凸と噛み合う凹凸が形成されており、これらの凹凸が噛み合うことにより、ピニオン４０とロータ２２との間での回転伝達が可能である。
【００２７】
また、ロータ２２では、ピニオン４０に向けて突出する円筒部分２２ｄを備えており、この円筒部分２２ｄには、コイルばね２５が配置されている。コイルばね２５は、両端部が各々、ロータ２およびピニオン４０に当接し、ピニオン４０をロータ２から離間する方向に付勢している。但し、ピニオン４０は、ソレノイド３３およびクラッチレバー３２によってロータ２２に向けて押圧されており、ソレノイドに電源供給が行われている間、ピニオン４０とロータ２２とは機構的に連結されている。なお、支軸２１の先端側には、リング状のピニオン押し込み部材３９が軸線方向に移動可能に装着され、クラッチレバー３２は、ピニオン押し込み部材３９を介してピニオン４０を押圧している。
【００２８】
クラッチレバー３２はＬ字形状に折り曲げられた板状の金属製の部材である。クラッチレバー３２において、縦方向に延びる先端部分３２ａの先端は、Ｕ字状に切り欠かれており、その間を支軸２１が貫通し、かつ、ピニオン押し込み部材３９と当接している。また、クラッチレバー３２において、基端部分３２ｂはソレノイド３３の下側で鉄芯の露出部分と対向する位置まで延びており、基端部分３２ｂのうち、折れ曲がり部分に近い部分は、中板３０に形成されたスリット３０ａに挿入され、スリット３０ａと当接する下面部分５３ｃを支点として回動可能になっている。
【００２９】
このように構成したクラッチ機構３では、ステッピングモータ２と同様に電源供給が行われている。このため、ステッピングモータ２に電源供給されている通常状態では、図２（ａ）に示すように、クラッチレバー３２の基端部分３２ｂがソレノイド３３の鉄芯に吸着されているので、先端部分３２ａは、ピニオン押し込み部材３９を介してピニオン４０をロータ２２に向けて押し込み、駆動力伝達機構４では、ピニオン４０とロータ２２とを機構的に連結した状態にある。
【００３０】
これに対して、停電時、ステッピングモータ２への電源供給が停止されると、ソレノイド３３への電源供給も停止される。その結果、図２（ｂ）に示すように、ソレノイド３３はクラッチレバー３２の基端部分３２ｂの吸着を解除するため、ピニオン４０は、コイルばね２５に付勢されてロータ２２から離間する。従って、駆動力伝達機構４では、ピニオン４０とロータ２２との機構的な連結が解除される。
【００３１】
（カムシャフトの構成）
再び図１において、カムシャフト５は、カム１１、１２が取り付けられている有底円筒軸５１と、有底円筒軸５１の中空部分５１ａの左側開口から挿入される主軸５２とを備えている。中空部分５１ａの内周面には内側に突出する係合部５１ｂが形成されている。第３の歯車４３の大径円筒部分４３ｂの内側に回転範囲規制部材５５を挿入した状態で、第３の歯車４３の貫通孔に主軸５２を貫通させる。さらに、右ケース６１に形成された主軸貫通孔６３を介して中空部分５１ａまで挿入する。主軸５２の挿入部分の外周面形状は係合部４３ｃ、５１ｂと係合する形状になっているので、主軸５２を挿入した状態では、主軸５２、有底円筒軸５１、第３の歯車４３は一体に回転する。
【００３２】
回転範囲規制部材５５は有底円筒形をしており、左ケース６２の内側から右側に向かって突出する突起と係合して、それ自身が回転しないように係止されている。回転範囲規制部材５５において、底板部分の中心には主軸５２が貫通する開口５５ａが形成されている。開口５５ａの周囲は一定の角度範囲に亘って切り欠かれた回転規制用切り欠き部分５５ｂになっている。また、周壁からは、回転規制用切り欠き部分５５ｂの切り欠き範囲ではない位置に、内側に突出する回転規制用突起（不図示）が形成されている。一方、主軸５２の軸線方向の中央部分は大径部分を備えており、そこから階段状の係止突起５２ａが半径方向に突出している。この係止突起５２ａは、主軸５２が有底円筒軸５１の中空部分５１ａの奥まで挿入されている通常位置にあるときは、回転規制用切り欠き部分５５ｂの縁に突出量の少ない第１の段部が当接して、カムシャフト５の回転範囲を規定するようになっている。また、主軸５２を左方向に引っ張って、有底円筒軸５１の中空部分５１ａから少し引き出した手動操作位置にすると、突出量の大きい第２の段部が回転規制用突起に当接して、カムシャフト５の回転範囲を通常位置にあるときよりも広い角度範囲で回転可能になるように規定する。
【００３３】
主軸５２の左側の端部部分は左ケースに形成された貫通孔によって回転自在および軸線方向自在に支持されている。主軸５２の大径部分の左側端面と、左ケース６２との間にはコイルばね６５が配置されており、このコイルばね６５が、主軸５２を有底円筒軸５１方向に付勢している。よって、主軸５２は通常は、右側の端部部分が有底円筒軸５１の中空部分５１ａの奥に挿入されている位置にある。コイルばね６５の付勢力に抗して主軸５２を左側方向に引っ張れば、有底円筒軸５１の中空部分５１ａから少し引き出した手動操作位置にして、通常位置では回転不可能な逆方向へ回転させることができる。このような操作をしやすいように、主軸５２の左側の端部分であって左ケース６２の外側に突出している部分には、手動レバー（手動操作部）が取り付けられている。
【００３４】
（カムの構成および動作）
次に図１、図３および図４を参照しながら、第１および第２のカム１１、１２について説明する。図３は、本例のバルブ駆動ユニットにおいてカムケース７２を外した状態でのカムの正面図および右側面図であり、この状態で、カムは原点位置にある。図４は、本形態で用いた２つのカムのチャート図であり、２つのカムの展開図に相当する。図４において、縦軸は、カムの基準面からの突出度合いを示しており、突出度合いが大きい領域がバルブ部材に当接すると、バルブ部材が下方に押し込まれ、流路を開状態とする。
【００３５】
図１および図３において、フレーム７１の下板部分には２つのバルブ部材１０１、１０２を受け入れる２つの受け入れ開口７３、７４が形成されており、フレーム７１から第１のカム１１の左側に向かっては突出板部分７５が切り起こされている。また、第１のカム１１の左端面部分には突起１１ｃが形成されており、この突起１１ｃと突出板部分７５とが干渉することにより、カム１１、１２の回転可能範囲を規定している。なお、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２は、矢印Ｘ、Ｙに示す付勢力によって、上端が常にカム１１、１２の外周面（カム面）に当接した状態にある。
【００３６】
本形態では、カム１１、１２の外周面（カム面）は、バルブ部材１０１、１０２を流路に対する閉位置とするための小径の基準領域１１ａ、１２ａと、バルブ部材１０１、１０２を開位置に向けて押し込むための作動領域１１ｂ、１２ｂとが周方向に連続して形成された構造になっている。かかるカム面の詳細な構成を、図４を参照して、本形態のバルブ駆動装置１の動作と合わせて説明する。
【００３７】
（通常動作）
まず、ステッピングモータ２およびソレノイド３３への電源供給が行われている通常状態において、洗浄スイッチが操作されると、カムシャフト５はステッピングモータ２によって原点位置からＣＷ方向に１８０度回転させられる。なお、１９０度回転した時点で突起１１ｃと突出板部分７５とが干渉して、それ以上回転することがないようになっている。
【００３８】
このような動作を行う際、まず、カム１１、１２が原点位置にある時は、各カム１１、１２の基準領域１１ａ、１２ａが第１および第２のバルブ部材１０１、１０２に当接しているので、その押し込み量はいずれも０である。従って、バルブ部材１０１、１０２は、流路を閉とする位置にある。この状態からカム１１、１２が回転し始めると、各カムの作動領域１１ｂ、１２ｂと第１および第２のバルブ部材１０１、１０２とが摺動し、角度Ａまでは、いずれのカム１１、１２も対応するバルブ部材１０１、１０２を押し込まない。
【００３９】
次に、カム１１、１２の回転角度が角度Ａを過ぎると、第１のカム１１では作動領域１１ｂが第１のバルブ部材１０１を押し込み始める。よって、第１のバルブ部材１０１に対応する流路から便器内に洗浄水が流れ始める。そして、カム１１、１２の回転角度が角度Ｂに至ると、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込む量は最大になる。それ以降は減り始め、角度Ｃになると第１のカム１１による第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になる。
【００４０】
そして、角度Ｃからは、第２のカム１２では、作動領域１２ｂが第２のバルブ部材１０２の押し込みを開始する。角度Ｃ以降１８０度まで、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２の押し込み量を増加させている。この間、第１のカム１１は第１のバルブ部材１０１の押し込みを行わない。
【００４１】
カム１１、１２の回転角度が１８０度に達すると、今度はステッピングモータ２によってカム１１、１２はＣＣＷ方向に回転する。従って、第１および第２のカム１１、１２はこれまでとは逆の動きをしながら、原点位置に戻る。よって、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２も逆の動きをしながら元の状態に戻り、流路からの洗浄水の供給を停止する。
【００４２】
（停電時における動作）
第１および第２のカム１１、１２が第１および第２のバルブ部材１０１、１０２を押し込んでいる状態で、停電した場合の動作を説明する。
【００４３】
停電すると、まず、クラッチ機構３がステッピングモータ２からカム１１、１２への駆動力伝達機構４を切断するので、ステッピングモータ２のディテントトルクがカムシャフト５およびカム１１、１２に作用しない。それ故、以下に説明するように、カム１１、１２のうちのいずれかがバルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させているときに停電になっても、カム１１、１２は、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力によって、自動的に変位し、流路を閉鎖した状態となる。
【００４４】
まず、カム１１、１２の位置が角度Ａから角度Ｂにある間に停電した場合には、第１のカム１１は、第１のバルブ部材１０１を押し込んで流路を開状態にしているが、第１のバルブ部材１０１を介してカム１１に印加されている付勢力によって、第１のカム１１はＣＣＷ方向への回転が可能である。従って、カム１１、１２は、角度Ａの状態まで戻るので、第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第２のカム１２も第１のカム１１と共に回転するが、その間、第２のバルブ部材１０２は押し込み量が０のままで変化することはない。
【００４５】
次に、角度Ｂから角度Ｃまでの間に停電した場合には、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込んで対応する流路から洗浄水を流している。停電によりカムにディテントトルクが働かない状態になるので、第１のバルブ部材１０１が元の最上位置に復帰しようとする付勢力によって、第１のカム１１をＣＷ方向に回転させ角度Ｃの状態にする。従って、第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第２のカム１２が第１のカム１１と共に回転しても、その間の第２のバルブ部材１０２の押し込み量は０のままであり、角度Ｃの状態においても押し込み量は０である。
【００４６】
また、角度Ｃから角度１９０度までの間に停電した場合には、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２を押し込んで対応する流路から洗浄水を流している。停電によりカムにディテントトルクが働かない状態になるので、第２のバルブ部材１０２が元の最上位置に復帰しようとする付勢力によって、第２のカム１２をＣＣＷ方向に回転させ角度Ｃの状態にする。従って、第２のバルブ部材１０２の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第１のカム１１が第２のカム１２と共に回転しても、その間に第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０のままであり、角度Ｃの状態においても押し込み量は０である。
【００４７】
このように、停電時において、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２の付勢力によって第１および第２のカム１１、１２が回転する際に、他方のカムが対応するバルブ部材を押し込まないように作動領域１１ｂ、１２ｂの形状が規定されている。この結果、バルブ部材の復帰動作に抗する力が発生することがない。従って、第１および第２のカム１１、１２は、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２が最上位置に復帰しようとする力のみで、全てのカムがバルブ部材１０１、１０２を押し込んでいない位置（角度Ａ、Ｃ）まで回転するので、全ての流路が閉鎖されて洗浄水は停止する。
【００４８】
なお、図４において、ＣＣＷ方向の−９０度までのカムチャートは排水時に手動レバーを操作して、洗浄水供給装置内にある洗浄水を排水する操作を行う際のものである。すなわち、主軸５２をコイルばね６５の付勢力に抗して左側に引き出すと、主軸５２の係止突起５２ａと回転範囲規制部材５５の回転規制用切り欠き部分５５ｂとの干渉が解除されて、回動可能な範囲が回転規制用突起により規制されている範囲に広がる。よって、手動によりカムシャフト５をＣＣＷ方向へ９０度回転させることができる。そこで、ＣＣＷ方向へ９０度回転させると、第１および第２のカム１１、１２が同時に第１および第２のバルブ部材１０１、１０２を押し込んで洗浄水を流すことができる。なお、通常の洗浄スイッチによる動作では、このようなカムの駆動はなされない。
【００４９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のバルブ駆動ユニット１では、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４はいずれも、２つカム１１、１２に対して共通であるため、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４は１組でよい。また、ステッピングモータ２への電源供給が停止されたときにステッピングモータ２とカム１１、１２との機構的な連結を解除するクラッチ機構３が構成されているため、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、ステッピングモータ２のディテントトルクがバルブ部材１０１、１０２やカム１１、１２に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材１０１、１０２が閉位置に戻る。ここで、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４が２つのカム１１、１２に対して共通であるため、クラッチ機構３が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、２つバルブ部材１０１、１０２を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材１０１、１０２を自動的に閉位置に戻すことができる。
【００５０】
また、本形態において、２つカム１１、１２は、バルブ部材１０１、１０２を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造になっているため、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込んだ状態からバルブ部材１０１の押し込みを解除した状態（角度Ａ、Ｃ）まで回転する間に、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２の押し込み位置を変化させない。また、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２を押し込んだ状態からバルブ部材１０２の押し込みを解除した状態（角度Ｃ）まで回転する間に、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１の押し込み位置を変化させない。従って、２つのカム１１、１２のうち、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム１１、１２同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００５１】
さらに、クラッチ機構３はソレノイド３３を備え、ステッピングモータ２への電源供給が停止した際、ソレノイド３３への電源供給が停止してステッピングモータ２と２つのカム１１、１２との機構的な連結が解除される。従って、クラッチ機構３の動作をステッピンングモータ２への電源供給の停止と容易に連動させることができる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
上記形態において、２つカム１１、１２については、バルブ部材１０１、１０２を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造を採用したが、例えば、図５に実線Ｌ１あるいは点線Ｌ２で示すように、２つのカム１１、１２において、バルブ部材１０１、１０２を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造を採用してもよい。このように構成した場合も、２つのカム１１、１２のうち、バルブ部材を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００５３】
また、クラッチ機構３として、ソレノイド３３を用いてクラッチレバー３２を動作させていたが、その替わりに誘導リングを用いてもよい。
【００５４】
さらに、停電時にカム１１、１２を変位させる付勢力として、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力のみを用いた例を説明したが、バルブ駆動ユニット１の側でカム部材１１、１２に付勢力を作用させ、この付勢力で、停電時にカム１１、１２を変位させてもよい。この場合、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力は、カム１１、１２とバルブ部材１０１、１０２とを当接させ、かつ、バルブ部材１０１、１０２のみを変位させる大きさでよい。さらに、バルブ駆動ユニット１の側でカム部材１１、１２に印加する付勢力と、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力の双方を利用して、停電時にカム１１、１２およびバルブ部材１０１、１０２を変位させる構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したバルブ駆動ユニットの縦断面図、横断面図、および内部の左側面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けたクラッチ機構がモータとカムとを機構的に連結している状態を示す説明図、およびクラッチ機構がモータとカムとを機構的な連結を解除した状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けた２つのカムの正面図および右側面図である。
【図４】図３に示すカムのカムチャート図である。
【図５】図３に示すカムの別のカムチャート図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ バルブ駆動ユニット
２ ステッピングモータ
３ クラッチ機構
４ 駆動力伝達機構
５ カムシャフト
６ 本体ケース
７ カムケース
１１、１２ カム
２１ 支軸
２２ ロータ
２３ ステータ
２５ コイルばね
４０ ピニオン
３０ 中板
３２ クラッチレバー
３３ ソレノイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器内に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を駆動するためのバルブ駆動ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
便器内を洗浄する洗浄水を供給する洗浄水供給装置では、洗浄水タンクや水道などの水源から便器に到る流路にはバルブ部材が配置されており、バルブ駆動ユニットによって、バルブ部材を閉位置と開位置とに切り換える。このようなバルブ駆動ユニットのうち、バルブ部材を電動で駆動するタイプのものでは、洗浄スイッチを押すと、モータによってバルブ部材が閉位置から開位置に変位した後、再び、閉位置に変位する。従って、バルブ部材が閉位置から開位置に変位している状態で停電になると、便器内で水が流れ放しになるので、手動により、バルブ部材を開位置から閉位置に変位させる必要がある。
【０００３】
しかしながら、モータとしてステッピングモータや直流同期モータを用いた場合、モータのディテントトルクがバルブ部材に採用しているので、手動でバルブ部材を動かすには大きな力が必要となる。そこで、停電時には、モータとバルブ部材との機構的な連結を切断してディテントトルクがバルブ部材に加わらないようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、モータからバルブ部材までの間にクラッチ機構を配置し、停電時にはクラッチ機構によって、モータとバルブ部材との機構的な連結を切断してディテントトルクがバルブ部材に加わらないようにするとともに、バルブ部材を閉位置に移動させる際にバネに力を蓄積し、停電時には、このバネの付勢力によってバルブ部材を閉位置に変位させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５４４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、便器内を洗浄する際、便器の内面に沿って水を流すとともに、便器内に噴流を供給するタイプのものがあり、このような洗浄水供給装置では、２つのバルブ部材が用いられる。従って、この種の洗浄水供給装置に用いられるバルブ駆動位置には、モータおよび駆動力伝達機構が各々２系統、必要になるとともに、各々に対して、停電時にバルブ部材を小さな力で変位させるためのクラッチ機構やバネが必要となり、大型でコストも嵩んでしまうという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことのできるバルブ駆動ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、便器に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を開閉駆動するためのバルブ駆動ユニットにおいて、前記洗浄水供給装置に構成された複数のバルブ部材を各々、開位置と閉位置との間で変位させる複数のカムと、該複数のカムを駆動するカム駆動装置とを有し、当該カム駆動装置は、共通の駆動源としてのモータと、該モータの出力を前記複数のカムの各々に伝達する共通の駆動力伝達機構と、前記モータへの電源供給が停止されたときに前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構とを備え、前記複数のカムはいずれも、前記バルブ部材を開位置に変位させている状態で前記クラッチ機構により前記モータとの連結が解除された際、当該カムに作用している付勢力により前記バルブ部材を閉位置とする方向に変位することを特徴とする。本発明において、「カムに作用している付勢力」とは、洗浄水供給装置の側においてバルブ部材の側からカムを付勢する付勢力、およびバルブ駆動ユニットの側でカム部材を付勢する力の一方、および双方のいずれであってもよい。
【０００８】
本発明では、モータを作動させると、その出力は、駆動力伝達機構を介して複数のカムの各々に伝達される結果、バルブ部材は閉位置と開位置との間で変位し、所定のパターンで洗浄水が便器内に供給される。ここで、モータおよび駆動力伝達機構はいずれも、複数のカムに対して共通であるため、モータおよび駆動力伝達機構は１組でよい。また、モータへの電源供給が停止されたときにモータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構が構成されているため、バルブ部材を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、モータのディテントトルクがバルブ部材に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材が閉位置に戻る。ここで、本発明では、モータおよび駆動力伝達機構が複数のカムに対して共通であるため、クラッチ機構が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことができる。
【０００９】
本発明において、前記複数のカムは共通のカムシャフトに固定され、前記カム駆動装置は、当該カムシャフトを介して前記複数のカムを駆動することが好ましい。このように構成すると、装置の構成を簡素化することができる。
【００１０】
本発明において、前記複数のカムは、前記バルブ部材を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造、あるいは前記バルブ部材を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造のいずれかを備えていることが好ましい。このように構成すると、複数のカムのうち、バルブ部材を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００１１】
本発明において、前記クラッチ機構はソレノイドを備え、前記モータへの電源供給が停止した際、当該ソレノイドへの電源供給が停止して前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結が解除されることが好ましい。このように構成すると、クラッチ機構の動作をモータへの電源供給の停止と容易に連動させることができる。
【００１２】
本発明において、前記複数のカムを手動により変位させる手動操作部を備えていることが好ましい。このように構成すると、洗浄水の供給および停止を手動でも行うことができ、便利である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバルブ駆動ユニットでは、モータおよび駆動力伝達機構はいずれも、複数のカムに対して共通であるため、モータおよび駆動力伝達機構は１組でよい。また、モータへの電源供給が停止されたときにモータとカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構が構成されているため、バルブ部材を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、モータのディテントトルクがバルブ部材に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材が閉位置に戻る。ここで、モータおよび駆動力伝達機構が複数のカムに対して共通であるため、クラッチ機構が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、複数のバルブ部材を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材を自動的に閉位置に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したバルブ駆動ユニットを説明する。
【００１５】
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したバルブ駆動ユニットの縦断面図、横断面図、および内部の左側面図である。
【００１６】
図１に示すバルブ駆動ユニット１は、便器内に洗浄水を供給して便器内の洗浄を行うための洗浄水供給装置（不図示）に取り付けて使用するものである。洗浄水供給装置は、洗浄水を便器内に供給する２つの流路（不図示）と、これらの流路を各々、開閉する２つのバルブ部材１０１、１０２を有しており、バルブ駆動ユニット１は、これらのバルブ部材１０１、１０２を、流路を開放する開位置と流路を閉鎖する閉位置との間で駆動する。ここで、バルブ部材１０１、１０２は、図１（ａ）の上方に位置しているときに流路を閉鎖し、下方に変位したときに流路を開放するものとして表わしてある。なお、洗浄水供給装置において、バルブ部材１０１、１０２は各々、矢印Ｘ、Ｙで示すように、流路を閉鎖する上方向に付勢されており、バルブ駆動ユニット１は、矢印Ｘ、Ｙで示す付勢力に抗してバルブ部位１０１、１０２を駆動する。すなわち、バルブ部材１０１、１０２が流路を閉鎖する下方向に駆動された際、洗浄水供給装置に配置されたバネ（図示せず）が変形して力を蓄え、付勢力を発揮する。
【００１７】
本形態において、バルブ駆動ユニット１は、その左側部分を構成する本体ケース６と、本体ケース６の右側面にボルトで固定されたフレーム７１と、このフレーム７１を覆うカムケース７２とを備えており、バルブ駆動ユニット１の筺体は、全体としてＬ字形状になっている。フレーム７１には、バルブ部材１０１、１０２の上端部分がカムケース７２の内側に位置することを許容する開口７２、７４が形成されている。ここで、本体ケース６は、左ケース６２と右ケース６１とから構成されている。
【００１８】
本形態において、バルブ駆動ユニット１は、バルブ部材１０１、１０２を各々駆動するためのカム１１、１２と、これらのカム１１、１２を駆動するためのカム駆動装置１０とを有している。カム１１、１２は、共通のカムシャフト５に同軸状に固定されており、カム駆動装置１０は、カムシャフト５を介してカム１１、１２を駆動する。
【００１９】
カム駆動装置１０は、カムシャフト５を介して第１および第２のカム１１、１２を回転駆動させるためのステッピングモータ２（共通の駆動源）と、ステッピングモータ２の駆動力をカム１１、１２まで伝達する共通の駆動力伝達機構４と、この駆動力伝達機構４を切断または連結するクラッチ機構３とを備えている。
【００２０】
ステッピングモータ２からカムシャフト５までの駆動力伝達機構４およびクラッチ機構３は本体ケース６の内部に配置され、カム１１、１２はカムケース７２内に配置されている。フレーム７１において、底板部分から直角に折り曲げられた起立部分７６は、カムシャフト５の一部を構成する有底円筒軸５１を回転自在に支持している。
【００２１】
（駆動源および駆動力伝達機構の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けたクラッチ機構がモータとカムとを機構的に連結している状態を示す説明図、およびクラッチ機構がモータとカムとを機構的な連結を解除した状態を示す説明図である。
【００２２】
図１および図２（ａ）に示すように、本体ケース６の内側には、右ケース６１で突出する周壁の内側にステッピングモータ２が固定されている。ステッピングモータ２は、２つのステータ組をモータ軸線方向に重ねて配置された円筒形のステータ２３と、ステータ２３を囲むカップ状のモータケース２４と、このモータケース２４の底板部分に基端側が固定された支軸２１と、この支軸２１に回転可能に支持されたロータ２２とを備えている。なお、ステッピングモータ２に対して出力側には中板３０が配置されており、この中板３０に対して支軸２１の先端部が固定されている。
【００２３】
ロータ２２は、支軸２１に対する軸受部分となる円筒部２２ｃと、この円筒部２２ｃに対して外周側で対向する円周壁部分２２ｂと、円筒部２２ｃと円周壁部分２２ｂとの連結部分２２ａとを有しており、円周壁部分２２ｂの外周面に永久磁石２２０が固定されている。
【００２４】
駆動力伝達機構４は、ステッピングモータ２の支軸２１に回転可能に支持されたピニオン４０と、ピニオン４０の回転を減速して伝達する第１、第２の歯車４１、４２と、カムシャフト５と同軸に配置されてカムシャフト５を回転させる第３の歯車４３を備えている。すなわち、第１の歯車４１は、大径歯車部分がピニオン４０と噛み合い、小径歯車部分が第２の歯車４２の大径歯車部分と噛み合っている。第２の歯車４２は、大径歯車部分が第３の歯車４３と噛み合っている。ここで、第２の歯車４２は、右ケース６１と左ケースとによって両軸端が保持された支軸４６に回転可能に支持されている。
【００２５】
なお、右ケース６１において、フレーム７１との接合部分には主軸貫通孔６３が形成されており、この主軸貫通孔６３を有底円筒軸５１の中空部分５１ａが貫通している。また、主軸貫通孔６３の周縁部分からは、円筒軸４７が左側に向かって突出し、この円筒軸４７に第３の歯車４３が回転可能に支持されている。第３の歯車４３は、小径円筒部分４３ａと大径円筒部分４３ｂを備えており、小径円筒部分４３ａが円筒軸４７に支持されている。大径円筒部分４３ｂの外周には、第２の歯車４２と噛み合う歯が形成され、内周側には後述する有底円筒形の回転範囲規制部材５５が挿入されている。
【００２６】
（クラッチ機構の構成）
本形態では、以下に説明するように、中板３０の左側の面にソレノイド３３とＬ字形状のクラッチレバー３２とが搭載されており、ソレノイド３３およびクラッチレバー３２により、駆動力伝達機構４においてロータ２２とピニオン４０とを機構的に連結した状態、および連結を解除した状態に切り換えるクラッチ機構３が構成されている。このようなクラッチ機構３を構成するために、まず、ピニオン４０は、支軸２１に沿って軸線方向に移動可能に構成され、支軸ピニオン４０においてロータ２２と対向する部分には大径の円盤状板部分４０ａが形成されている、円盤状板部分４０ａは、ロータ２２の円周壁部分２２ｂと円筒部２２ｃとの間に嵌合可能な大きさである。円周壁部分２２ｂにおいて、ロータ２２と対向する面には、ロータ２２の連結部分２２ａに形成された凹凸と噛み合う凹凸が形成されており、これらの凹凸が噛み合うことにより、ピニオン４０とロータ２２との間での回転伝達が可能である。
【００２７】
また、ロータ２２では、ピニオン４０に向けて突出する円筒部分２２ｄを備えており、この円筒部分２２ｄには、コイルばね２５が配置されている。コイルばね２５は、両端部が各々、ロータ２およびピニオン４０に当接し、ピニオン４０をロータ２から離間する方向に付勢している。但し、ピニオン４０は、ソレノイド３３およびクラッチレバー３２によってロータ２２に向けて押圧されており、ソレノイドに電源供給が行われている間、ピニオン４０とロータ２２とは機構的に連結されている。なお、支軸２１の先端側には、リング状のピニオン押し込み部材３９が軸線方向に移動可能に装着され、クラッチレバー３２は、ピニオン押し込み部材３９を介してピニオン４０を押圧している。
【００２８】
クラッチレバー３２はＬ字形状に折り曲げられた板状の金属製の部材である。クラッチレバー３２において、縦方向に延びる先端部分３２ａの先端は、Ｕ字状に切り欠かれており、その間を支軸２１が貫通し、かつ、ピニオン押し込み部材３９と当接している。また、クラッチレバー３２において、基端部分３２ｂはソレノイド３３の下側で鉄芯の露出部分と対向する位置まで延びており、基端部分３２ｂのうち、折れ曲がり部分に近い部分は、中板３０に形成されたスリット３０ａに挿入され、スリット３０ａと当接する下面部分５３ｃを支点として回動可能になっている。
【００２９】
このように構成したクラッチ機構３では、ステッピングモータ２と同様に電源供給が行われている。このため、ステッピングモータ２に電源供給されている通常状態では、図２（ａ）に示すように、クラッチレバー３２の基端部分３２ｂがソレノイド３３の鉄芯に吸着されているので、先端部分３２ａは、ピニオン押し込み部材３９を介してピニオン４０をロータ２２に向けて押し込み、駆動力伝達機構４では、ピニオン４０とロータ２２とを機構的に連結した状態にある。
【００３０】
これに対して、停電時、ステッピングモータ２への電源供給が停止されると、ソレノイド３３への電源供給も停止される。その結果、図２（ｂ）に示すように、ソレノイド３３はクラッチレバー３２の基端部分３２ｂの吸着を解除するため、ピニオン４０は、コイルばね２５に付勢されてロータ２２から離間する。従って、駆動力伝達機構４では、ピニオン４０とロータ２２との機構的な連結が解除される。
【００３１】
（カムシャフトの構成）
再び図１において、カムシャフト５は、カム１１、１２が取り付けられている有底円筒軸５１と、有底円筒軸５１の中空部分５１ａの左側開口から挿入される主軸５２とを備えている。中空部分５１ａの内周面には内側に突出する係合部５１ｂが形成されている。第３の歯車４３の大径円筒部分４３ｂの内側に回転範囲規制部材５５を挿入した状態で、第３の歯車４３の貫通孔に主軸５２を貫通させる。さらに、右ケース６１に形成された主軸貫通孔６３を介して中空部分５１ａまで挿入する。主軸５２の挿入部分の外周面形状は係合部４３ｃ、５１ｂと係合する形状になっているので、主軸５２を挿入した状態では、主軸５２、有底円筒軸５１、第３の歯車４３は一体に回転する。
【００３２】
回転範囲規制部材５５は有底円筒形をしており、左ケース６２の内側から右側に向かって突出する突起と係合して、それ自身が回転しないように係止されている。回転範囲規制部材５５において、底板部分の中心には主軸５２が貫通する開口５５ａが形成されている。開口５５ａの周囲は一定の角度範囲に亘って切り欠かれた回転規制用切り欠き部分５５ｂになっている。また、周壁からは、回転規制用切り欠き部分５５ｂの切り欠き範囲ではない位置に、内側に突出する回転規制用突起（不図示）が形成されている。一方、主軸５２の軸線方向の中央部分は大径部分を備えており、そこから階段状の係止突起５２ａが半径方向に突出している。この係止突起５２ａは、主軸５２が有底円筒軸５１の中空部分５１ａの奥まで挿入されている通常位置にあるときは、回転規制用切り欠き部分５５ｂの縁に突出量の少ない第１の段部が当接して、カムシャフト５の回転範囲を規定するようになっている。また、主軸５２を左方向に引っ張って、有底円筒軸５１の中空部分５１ａから少し引き出した手動操作位置にすると、突出量の大きい第２の段部が回転規制用突起に当接して、カムシャフト５の回転範囲を通常位置にあるときよりも広い角度範囲で回転可能になるように規定する。
【００３３】
主軸５２の左側の端部部分は左ケースに形成された貫通孔によって回転自在および軸線方向自在に支持されている。主軸５２の大径部分の左側端面と、左ケース６２との間にはコイルばね６５が配置されており、このコイルばね６５が、主軸５２を有底円筒軸５１方向に付勢している。よって、主軸５２は通常は、右側の端部部分が有底円筒軸５１の中空部分５１ａの奥に挿入されている位置にある。コイルばね６５の付勢力に抗して主軸５２を左側方向に引っ張れば、有底円筒軸５１の中空部分５１ａから少し引き出した手動操作位置にして、通常位置では回転不可能な逆方向へ回転させることができる。このような操作をしやすいように、主軸５２の左側の端部分であって左ケース６２の外側に突出している部分には、手動レバー（手動操作部）が取り付けられている。
【００３４】
（カムの構成および動作）
次に図１、図３および図４を参照しながら、第１および第２のカム１１、１２について説明する。図３は、本例のバルブ駆動ユニットにおいてカムケース７２を外した状態でのカムの正面図および右側面図であり、この状態で、カムは原点位置にある。図４は、本形態で用いた２つのカムのチャート図であり、２つのカムの展開図に相当する。図４において、縦軸は、カムの基準面からの突出度合いを示しており、突出度合いが大きい領域がバルブ部材に当接すると、バルブ部材が下方に押し込まれ、流路を開状態とする。
【００３５】
図１および図３において、フレーム７１の下板部分には２つのバルブ部材１０１、１０２を受け入れる２つの受け入れ開口７３、７４が形成されており、フレーム７１から第１のカム１１の左側に向かっては突出板部分７５が切り起こされている。また、第１のカム１１の左端面部分には突起１１ｃが形成されており、この突起１１ｃと突出板部分７５とが干渉することにより、カム１１、１２の回転可能範囲を規定している。なお、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２は、矢印Ｘ、Ｙに示す付勢力によって、上端が常にカム１１、１２の外周面（カム面）に当接した状態にある。
【００３６】
本形態では、カム１１、１２の外周面（カム面）は、バルブ部材１０１、１０２を流路に対する閉位置とするための小径の基準領域１１ａ、１２ａと、バルブ部材１０１、１０２を開位置に向けて押し込むための作動領域１１ｂ、１２ｂとが周方向に連続して形成された構造になっている。かかるカム面の詳細な構成を、図４を参照して、本形態のバルブ駆動装置１の動作と合わせて説明する。
【００３７】
（通常動作）
まず、ステッピングモータ２およびソレノイド３３への電源供給が行われている通常状態において、洗浄スイッチが操作されると、カムシャフト５はステッピングモータ２によって原点位置からＣＷ方向に１８０度回転させられる。なお、１９０度回転した時点で突起１１ｃと突出板部分７５とが干渉して、それ以上回転することがないようになっている。
【００３８】
このような動作を行う際、まず、カム１１、１２が原点位置にある時は、各カム１１、１２の基準領域１１ａ、１２ａが第１および第２のバルブ部材１０１、１０２に当接しているので、その押し込み量はいずれも０である。従って、バルブ部材１０１、１０２は、流路を閉とする位置にある。この状態からカム１１、１２が回転し始めると、各カムの作動領域１１ｂ、１２ｂと第１および第２のバルブ部材１０１、１０２とが摺動し、角度Ａまでは、いずれのカム１１、１２も対応するバルブ部材１０１、１０２を押し込まない。
【００３９】
次に、カム１１、１２の回転角度が角度Ａを過ぎると、第１のカム１１では作動領域１１ｂが第１のバルブ部材１０１を押し込み始める。よって、第１のバルブ部材１０１に対応する流路から便器内に洗浄水が流れ始める。そして、カム１１、１２の回転角度が角度Ｂに至ると、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込む量は最大になる。それ以降は減り始め、角度Ｃになると第１のカム１１による第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になる。
【００４０】
そして、角度Ｃからは、第２のカム１２では、作動領域１２ｂが第２のバルブ部材１０２の押し込みを開始する。角度Ｃ以降１８０度まで、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２の押し込み量を増加させている。この間、第１のカム１１は第１のバルブ部材１０１の押し込みを行わない。
【００４１】
カム１１、１２の回転角度が１８０度に達すると、今度はステッピングモータ２によってカム１１、１２はＣＣＷ方向に回転する。従って、第１および第２のカム１１、１２はこれまでとは逆の動きをしながら、原点位置に戻る。よって、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２も逆の動きをしながら元の状態に戻り、流路からの洗浄水の供給を停止する。
【００４２】
（停電時における動作）
第１および第２のカム１１、１２が第１および第２のバルブ部材１０１、１０２を押し込んでいる状態で、停電した場合の動作を説明する。
【００４３】
停電すると、まず、クラッチ機構３がステッピングモータ２からカム１１、１２への駆動力伝達機構４を切断するので、ステッピングモータ２のディテントトルクがカムシャフト５およびカム１１、１２に作用しない。それ故、以下に説明するように、カム１１、１２のうちのいずれかがバルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させているときに停電になっても、カム１１、１２は、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力によって、自動的に変位し、流路を閉鎖した状態となる。
【００４４】
まず、カム１１、１２の位置が角度Ａから角度Ｂにある間に停電した場合には、第１のカム１１は、第１のバルブ部材１０１を押し込んで流路を開状態にしているが、第１のバルブ部材１０１を介してカム１１に印加されている付勢力によって、第１のカム１１はＣＣＷ方向への回転が可能である。従って、カム１１、１２は、角度Ａの状態まで戻るので、第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第２のカム１２も第１のカム１１と共に回転するが、その間、第２のバルブ部材１０２は押し込み量が０のままで変化することはない。
【００４５】
次に、角度Ｂから角度Ｃまでの間に停電した場合には、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込んで対応する流路から洗浄水を流している。停電によりカムにディテントトルクが働かない状態になるので、第１のバルブ部材１０１が元の最上位置に復帰しようとする付勢力によって、第１のカム１１をＣＷ方向に回転させ角度Ｃの状態にする。従って、第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第２のカム１２が第１のカム１１と共に回転しても、その間の第２のバルブ部材１０２の押し込み量は０のままであり、角度Ｃの状態においても押し込み量は０である。
【００４６】
また、角度Ｃから角度１９０度までの間に停電した場合には、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２を押し込んで対応する流路から洗浄水を流している。停電によりカムにディテントトルクが働かない状態になるので、第２のバルブ部材１０２が元の最上位置に復帰しようとする付勢力によって、第２のカム１２をＣＣＷ方向に回転させ角度Ｃの状態にする。従って、第２のバルブ部材１０２の押し込み量は０になり、流路は閉鎖されて洗浄水が停止する。ここで、第１のカム１１が第２のカム１２と共に回転しても、その間に第１のバルブ部材１０１の押し込み量は０のままであり、角度Ｃの状態においても押し込み量は０である。
【００４７】
このように、停電時において、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２の付勢力によって第１および第２のカム１１、１２が回転する際に、他方のカムが対応するバルブ部材を押し込まないように作動領域１１ｂ、１２ｂの形状が規定されている。この結果、バルブ部材の復帰動作に抗する力が発生することがない。従って、第１および第２のカム１１、１２は、第１および第２のバルブ部材１０１、１０２が最上位置に復帰しようとする力のみで、全てのカムがバルブ部材１０１、１０２を押し込んでいない位置（角度Ａ、Ｃ）まで回転するので、全ての流路が閉鎖されて洗浄水は停止する。
【００４８】
なお、図４において、ＣＣＷ方向の−９０度までのカムチャートは排水時に手動レバーを操作して、洗浄水供給装置内にある洗浄水を排水する操作を行う際のものである。すなわち、主軸５２をコイルばね６５の付勢力に抗して左側に引き出すと、主軸５２の係止突起５２ａと回転範囲規制部材５５の回転規制用切り欠き部分５５ｂとの干渉が解除されて、回動可能な範囲が回転規制用突起により規制されている範囲に広がる。よって、手動によりカムシャフト５をＣＣＷ方向へ９０度回転させることができる。そこで、ＣＣＷ方向へ９０度回転させると、第１および第２のカム１１、１２が同時に第１および第２のバルブ部材１０１、１０２を押し込んで洗浄水を流すことができる。なお、通常の洗浄スイッチによる動作では、このようなカムの駆動はなされない。
【００４９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のバルブ駆動ユニット１では、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４はいずれも、２つカム１１、１２に対して共通であるため、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４は１組でよい。また、ステッピングモータ２への電源供給が停止されたときにステッピングモータ２とカム１１、１２との機構的な連結を解除するクラッチ機構３が構成されているため、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させている状態で停電になったときでも、ステッピングモータ２のディテントトルクがバルブ部材１０１、１０２やカム１１、１２に印加されない。このため、停電時に、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させているカムがあっても、このカムは、それに印加されている付勢力で自動的に変位し、バルブ部材１０１、１０２が閉位置に戻る。ここで、ステッピングモータ２および駆動力伝達機構４が２つのカム１１、１２に対して共通であるため、クラッチ機構３が１つでよい。それ故、小型でかつ安価な構成で、２つバルブ部材１０１、１０２を各々駆動でき、かつ、停電時に開位置にあったバルブ部材１０１、１０２を自動的に閉位置に戻すことができる。
【００５０】
また、本形態において、２つカム１１、１２は、バルブ部材１０１、１０２を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造になっているため、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１を押し込んだ状態からバルブ部材１０１の押し込みを解除した状態（角度Ａ、Ｃ）まで回転する間に、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２の押し込み位置を変化させない。また、第２のカム１２が第２のバルブ部材１０２を押し込んだ状態からバルブ部材１０２の押し込みを解除した状態（角度Ｃ）まで回転する間に、第１のカム１１が第１のバルブ部材１０１の押し込み位置を変化させない。従って、２つのカム１１、１２のうち、バルブ部材１０１、１０２を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム１１、１２同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００５１】
さらに、クラッチ機構３はソレノイド３３を備え、ステッピングモータ２への電源供給が停止した際、ソレノイド３３への電源供給が停止してステッピングモータ２と２つのカム１１、１２との機構的な連結が解除される。従って、クラッチ機構３の動作をステッピンングモータ２への電源供給の停止と容易に連動させることができる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
上記形態において、２つカム１１、１２については、バルブ部材１０１、１０２を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造を採用したが、例えば、図５に実線Ｌ１あるいは点線Ｌ２で示すように、２つのカム１１、１２において、バルブ部材１０１、１０２を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造を採用してもよい。このように構成した場合も、２つのカム１１、１２のうち、バルブ部材を開位置に変位させていたカムがバルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、他のカムがバルブ部材を閉位置から開位置に変位させるような動作が発生しないので、カム同士の間で干渉が発生しない。それ故、バルブ部材を開位置に変位させていたカムが、バルブ部材を閉位置に変位させる方向に変位する際、カムに余計な力が加わらないので、バルブ部材を確実に閉位置に変位させることができる。
【００５３】
また、クラッチ機構３として、ソレノイド３３を用いてクラッチレバー３２を動作させていたが、その替わりに誘導リングを用いてもよい。
【００５４】
さらに、停電時にカム１１、１２を変位させる付勢力として、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力のみを用いた例を説明したが、バルブ駆動ユニット１の側でカム部材１１、１２に付勢力を作用させ、この付勢力で、停電時にカム１１、１２を変位させてもよい。この場合、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力は、カム１１、１２とバルブ部材１０１、１０２とを当接させ、かつ、バルブ部材１０１、１０２のみを変位させる大きさでよい。さらに、バルブ駆動ユニット１の側でカム部材１１、１２に印加する付勢力と、バルブ部材１０１、１０２に印加されている付勢力の双方を利用して、停電時にカム１１、１２およびバルブ部材１０１、１０２を変位させる構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したバルブ駆動ユニットの縦断面図、横断面図、および内部の左側面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けたクラッチ機構がモータとカムとを機構的に連結している状態を示す説明図、およびクラッチ機構がモータとカムとを機構的な連結を解除した状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すバルブ駆動ユニットに設けた２つのカムの正面図および右側面図である。
【図４】図３に示すカムのカムチャート図である。
【図５】図３に示すカムの別のカムチャート図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ バルブ駆動ユニット
２ ステッピングモータ
３ クラッチ機構
４ 駆動力伝達機構
５ カムシャフト
６ 本体ケース
７ カムケース
１１、１２ カム
２１ 支軸
２２ ロータ
２３ ステータ
２５ コイルばね
４０ ピニオン
３０ 中板
３２ クラッチレバー
３３ ソレノイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を開閉駆動するためのバルブ駆動ユニットにおいて、
前記洗浄水供給装置に構成された複数のバルブ部材を各々、開位置と閉位置との間で変位させる複数のカムと、該複数のカムを駆動するカム駆動装置とを有し、
当該カム駆動装置は、共通の駆動源としてのモータと、該モータの出力を前記複数のカムの各々に伝達する共通の駆動力伝達機構と、前記モータへの電源供給が停止されたときに前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構とを備え、
前記複数のカムはいずれも、前記バルブ部材を開位置に変位させている状態で前記クラッチ機構により前記モータとの連結が解除された際、当該カムに作用している付勢力により前記バルブ部材を閉位置とする方向に変位することを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数のカムは共通のカムシャフトに固定され、
前記カム駆動装置は、当該カムシャフトを介して前記複数のカムを駆動することを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記複数のカムは、前記バルブ部材を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造、あるいは前記バルブ部材を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造のいずれかを備えていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記クラッチ機構はソレノイドを備え、
前記モータへの電源供給が停止した際、当該ソレノイドへの電源供給が停止して前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結が解除されることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記複数のカムを手動により変位させる手動操作部を備えていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項１】
便器に洗浄水を供給する洗浄水供給装置のバルブ部材を開閉駆動するためのバルブ駆動ユニットにおいて、
前記洗浄水供給装置に構成された複数のバルブ部材を各々、開位置と閉位置との間で変位させる複数のカムと、該複数のカムを駆動するカム駆動装置とを有し、
当該カム駆動装置は、共通の駆動源としてのモータと、該モータの出力を前記複数のカムの各々に伝達する共通の駆動力伝達機構と、前記モータへの電源供給が停止されたときに前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結を解除するクラッチ機構とを備え、
前記複数のカムはいずれも、前記バルブ部材を開位置に変位させている状態で前記クラッチ機構により前記モータとの連結が解除された際、当該カムに作用している付勢力により前記バルブ部材を閉位置とする方向に変位することを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数のカムは共通のカムシャフトに固定され、
前記カム駆動装置は、当該カムシャフトを介して前記複数のカムを駆動することを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記複数のカムは、前記バルブ部材を閉位置と開位置との間で変位させる部分が互いに完全にずれているカム構造、あるいは前記バルブ部材を閉位置とする部分が互いに重なっているカム構造のいずれかを備えていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記クラッチ機構はソレノイドを備え、
前記モータへの電源供給が停止した際、当該ソレノイドへの電源供給が停止して前記モータと前記複数のカムとの機構的な連結が解除されることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記複数のカムを手動により変位させる手動操作部を備えていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３１５１５１（Ｐ２００７−３１５１５１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９００１（Ｐ２００６−１４９００１）
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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