便蓋および便座の開閉機構
【課題】簡便な構造により、一定のトルク以上のトルクが付加された場合でも、開閉機構内部のギアの破損または便蓋および便座の損傷を防止する。
【解決手段】モータにより歯車列１２を回転させ、歯車列１２に歯合された便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａを回転させ、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂ、２ｂに接続された便蓋１または便蓋１と便座２とを開閉する便蓋および便座の開閉機構に、回転軸１ｂの便蓋開閉歯車１ａと便蓋１との間および回転軸２ｂの便座開閉歯車２ａと便座２との間に便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの各々の回転軸１ｂ、２ｂに一定のトルク以下において便蓋１と回転軸１ｂおよび便座２と回転軸２ｂとが伴回り、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂ、２ｂに一定のトルクを超えるトルクが付加された際に便蓋１が回転軸１ｂおよび便座２が回転軸２ｂを支点に空転させる緩衝部材４を介在した。
【解決手段】モータにより歯車列１２を回転させ、歯車列１２に歯合された便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａを回転させ、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂ、２ｂに接続された便蓋１または便蓋１と便座２とを開閉する便蓋および便座の開閉機構に、回転軸１ｂの便蓋開閉歯車１ａと便蓋１との間および回転軸２ｂの便座開閉歯車２ａと便座２との間に便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの各々の回転軸１ｂ、２ｂに一定のトルク以下において便蓋１と回転軸１ｂおよび便座２と回転軸２ｂとが伴回り、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂ、２ｂに一定のトルクを超えるトルクが付加された際に便蓋１が回転軸１ｂおよび便座２が回転軸２ｂを支点に空転させる緩衝部材４を介在した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人感センサーまたは開閉ボタンなどにより、自動的に便蓋や便座を開閉するための開閉機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、図７に示すような便蓋１および便座２を備えた便座器３として、便座器３に人が近接した際に、人を感知するセンサにより、また、使用者が便座器３に設けられた開閉スイッチを操作することにより、便座器３の開閉ユニット３ａに設けられているモータが駆動し、便蓋１および便座２の開閉機構を作動させて、便蓋１および便座２がその回転支軸１ｃ、２ｃを支点に回動し、自動的に開閉するものが開発されている。
【０００３】
このような開閉機構を備えた便座器３においては、その使用形態によって、便蓋１のみを開閉する場合や、便蓋１および便座２を共に開閉する場合がある。このため、この開閉機構は、便蓋１および便座２を駆動するＤＣモータが、１つ以上設けられ、上記使用形態に応じて、適宜上記モータの駆動を制御して、便蓋１および便座２の開閉を行っている。
【０００４】
ところで、上記開閉機構を備えた便座器３においては、便蓋１または便座２が自動的に開閉している際に、便蓋１または便座２を手で押さえたり、また、便蓋１または便座２が自動的に開閉している際に、無理に手で便蓋１または便座２の開閉を行った場合に、モータの出力トルクが規定のトルク以上になるために、上記開閉機構内部のギアの破損、または便蓋１や便座２の損傷に繋がってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するための一般的な方法として、モータの回転をセンサによって検知することにより、モータの駆動中に外部から負荷を受けて、モータが停止またはロックされた場合に、制御装置によりモータの回転を反転させて、外部からの負荷をモータで受けながら、便座や便蓋を動作させて、開閉機構内部のギアの破損や便蓋および便座の損傷を防ぐものが提案されている。
【０００６】
ところが、上記従来の解決方法では、上記モータの回転を検知する上記センサと、このセンサの信号を受信してモータの回転を制御する上記制御装置を備える必要がある。また、人が便座や便蓋を押す際のトルクが、概ね２０Ｎ・ｍ以上と高いために、ギアの強度を増すために高価な金属ギア、または、この金属ギアの径寸法より大きな樹脂ギアを用いる必要がある。そのため、上記開閉機構が複雑になるとともに、上記開閉機構自体が大型になり、製造コストが嵩むとともに、便座器自体も大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
また、下記特許文献１においては、モータと、該モータの駆動力を減速して出力するための動力伝達輪列とを有する歯車付きモータ装置であって、前記動力伝達輪列は、前記モータの側に太陽歯車が機械的に接続されて、当該太陽歯車の回転を遊星歯車を介して出力歯車に向けて出力する遊星歯車機構を備え、前記太陽歯車には、トルクリミッタが組み込まれた便蓋および便座の開閉機構が提案されている。
【０００８】
この従来の便蓋および便座の開閉機構は、遊星歯車機構の太陽歯車に、トルクリミッタが組み込まれているため、便蓋や便座に外部からの衝撃などが加わった際に、トルクリミッタが作動してトルクを制御し、歯車の破損を防止している。また、トルクリミッタで制御するトルクが、遊星歯車機構で減速する前の比較的に低いトルクであり、また、トルクに大きなばらつきがないことから、径寸法の小さい樹脂製歯車を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１８３４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の便蓋および便座の開閉機構においては、上記開閉機構に用いられる上記太陽歯車内にトルクリミッタを組み込むため、上記開閉機構自体が複雑になるとともに、外部の衝撃などの過大トルクを上記太陽歯車でも受けることになり、故障に繋がり易い。また、トルクリミッタが破損した場合には、上記開閉機構を分解して修理および交換する必要がある。これにより、製造コストやメンテナンスコストが嵩むという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡便な構造により、一定のトルク以上のトルクが付加された場合でも、開閉機構内部のギアの破損または便蓋および便座の損傷を防止する便蓋および便座の開閉記憶を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータの駆動により、歯車列を回転させるとともに、この歯車列に歯合された便蓋開閉歯車および便座開閉歯車を回転させ、この便蓋開閉歯車および便座開閉歯車の各々の回転軸に接続された便蓋または当該便蓋と便座とを開閉する便蓋および便座の開閉機構において、上記回転軸の上記便蓋開閉歯車と上記便蓋との間および上記回転軸の上記便座開閉歯車と上記便座との間に、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転させる緩衝部材を介在したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記緩衝部材は、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との各々の接続部において、上記一定のトルクのしきい値を粘性摩擦力により調整するオイルダンパであることを特徴とするものである。
【００１４】
そして、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記オイルダンパには、上記粘性摩擦力を調整する緩衝翼が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載の本発明によれば、回転軸の便蓋開閉歯車と便蓋との間および回転軸の便座開閉歯車と便座との間に介在する緩衝部材が、一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転するため、モータの駆動が歯車列を介して、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車に伝達されることにより、上記便蓋および上記便座をスムーズに開閉することができるとともに、上記便蓋および上記便座の開閉中に、人が強制的に開閉したとしても、この強制開閉による過大なトルクが、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車に伝達されることを防止することができる。これにより、上記便蓋開閉歯車および便座開閉歯車または歯車列の破損、さらには上記便蓋および上記便座の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
また、上記緩衝部材を、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の回転軸との間に介在させるため、取り付けや取り外しが容易に行えるとともに、上記便蓋や上記便座の取付部の形状または大きさに合わせて製造することができる。この結果、上記歯車列を解体することなく、修理や補修などのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、上記緩衝部材が、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との接続部のトルクを粘性摩擦力により調整するオイルダンパであるため、構造を簡素化することができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、上記オイルダンパが、上記粘性摩擦力におけるせん断応力の作用によりトルクを調整するため、上記オイルダンパに内包されている油の粘性を変更することにより、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の回転軸を伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、上記オイルダンパに、上記粘性摩擦力のせん断応力の作用を調整する緩衝翼が設けられているため、この緩衝翼の枚数や形状を変更することにより、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸を伴回りまたは空転させるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の便蓋および便座の開閉機構の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記実施形態における駆動機構を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態における歯車の配置を示す概略構成図である。
【図４】第１中間歯車の主歯車の係合凸部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は当該係合凸部と第２中間歯車のピニオンとの係合状態を示す断面図である。
【図５】図１の一実施形態に用いるオイルダンパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１の便蓋および便座の開閉機構の歯車列の一動作を示す概略構成図である。
【図７】一般的な便蓋および便座を有する便座器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の便蓋および便座の開閉機構５の一実施形態は、便蓋１および便座２と、便蓋開閉歯車２ａおよび便座開閉歯車２ａと、一方側が便蓋１に接続されているとともに、他方側が便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂに接続されたオイルダンパ（緩衝部材）４および一方側が便座２に接続されているとともに、他方側が便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂに接続されたオイルダンパ４と、モータからの回転を便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａに伝達する歯車列１２とにより概略構成され、開閉ユニット３ａ内に配設されている。
【００２２】
また、図２に示すように、本発明の便蓋および便座の開閉機構５の一実施形態に用いられる駆動機構６は、ＤＣモータの出力歯車１７と、この出力歯車１７に歯合される駆動歯車１６と、この駆動歯車１６の回動により直線方向に可動するラック１５とにより概略構成されている。なお、便座器３の構成については、図７に示したものと同様であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００２３】
ここで、駆動歯車１６は、円弧の一部がカットされ、このカット部に、駆動歯車１６の回転により揺動する揺動軸１６ａが、径方向に延在し一体に設けられている。この揺動軸１６ａには、長孔１６ｂが穿設されている。また、ラック１５は、長孔１６ｂに係合するピン１５ａが、ラック１５の側面の中央部に形成されている。このピン１５ａが、揺動軸１６ａの長孔１６ｂに係合されることにより、駆動歯車１１の回動運動が、ラック１５の直線運動に変換されるように構成されている。
【００２４】
そして、ラック１５は、その上面側に、長手方向の両端部を除いて歯１５ｂが形成されているとともに、歯１５ｂの形成されていない両端部分１５ｃに、それぞれ便蓋駆動歯車７および便座駆動歯車８が回転自在に配置されている。
【００２５】
さらに、図３に示すように、上記実施形態では、第２中間歯車９のピニオン９ｂには、周方向の所定の中心角度の範囲に歯の欠落領域９ｃが形成されているとともに、第２中間歯車９の主歯車９ａには、周方向の所定の中心角度の範囲に歯の欠落領域９ｄが形成されている。そして、主歯車９ａは、その欠落領域９ｄを便蓋開閉歯車１ａに臨ませて配置されている。また、ピニオン９ｂは、その欠落領域９ｃを便座開閉歯車２ａに臨ませるとともに、欠落領域９ｃによって形成される歯の回転方向始端９ｅを、主歯車９ａにおける歯の回転方向始端９ｆよりもその回転方向の後方側に位置させて配置されている。
【００２６】
また、歯車列１２は、モータの駆動側に便蓋駆動歯車７が配置されている。この便蓋駆動歯車７は、ピニオン７ａが一体に形成されている。また、このピニオン７ａ側に第１中間歯車１０が配置されている。この第１中間歯車１０は、軸１０ａの両端部に、主歯車１０ｂと幅歯車１０ｃとが一体に設けられているとともに、軸受け１３ａ、１３ｂによって回転自在に設けられている。
【００２７】
そして、この第１中間歯車１０の幅歯車１０ｃが、便蓋駆動歯車７のピニオン７ａと歯合されているとともに、主歯車１０ｂが、便蓋開閉歯車１ａに歯合されている。この便蓋開閉歯車１ａは、回転軸１ｂの一方側と一体に設けられている。
【００２８】
他方、便座駆動歯車８に一体形成されたピニオン８ａには、アイドル歯車１１が歯合されている。このアイドル歯車１１は、第２中間歯車９と歯合されるように配置されている。この第２中間歯車９は、ピニオン９ｂと主歯車９ａとが一体に形成されている。また、第２中間歯車９は、その中心部に穿設された孔部に、第１中間歯車１０の軸１０ａが緩く挿通されることにより、第１中間歯車１０に相対的に回転自在かつ軸方向に移動自在に設けられている。
【００２９】
また、主歯車９ａは、第１中間歯車１０の主歯車１０ｂと同一の径寸法に形成されている。そして、第２中間歯車９の主歯車９ａと、便座器３の開閉ユニット３ａ内部に設けられた壁部３ｂとの間には、第２中間歯車９を第１中間歯車１０側に付勢するスプリング１４が介装されている。
【００３０】
そして、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第２中間歯車９と対向する第１中間歯車１０の主歯車１０ｂの側面には、第２中間歯車９側に向けて突出するとともに、先端面に傾斜面１８ａが形成された係合凸部１８が形成されている。この係合凸部１８は、中心角θが４０°となる円弧状に形成されており、周方向に１８０°間隔をおいた２カ所に形成されている。
【００３１】
さらに、第２中間歯車９のピニオン９ｂの対向する側面には、係合凸部１８が係合するとともに、底部に上記傾斜面１８ａに沿う傾斜面１９ａが形成された凹部１９が形成されている。
【００３２】
また、第２中間歯車９のピニオン９ｂ側に、これと歯合して便座２を開閉するための便座開閉歯車２ａが配置されている。この便座開閉歯車２ａは、回転軸２ｂの一方側と一体に設けられている。また、第２中間歯車９の主歯車９ａは、便蓋１を開閉するための便蓋開閉歯車１ａと歯合する位置に配置されている。
【００３３】
そして、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂの他方側および便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂの他方側には、各々オイルダンパ４が接続されている。このオイルダンパ４は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、平面視において円形状に形成され、内側に空洞部４ｇが形成されているとともに、断面形状が凸状の上蓋部４ｂと、この蓋部４ｂの開口側に配設される下蓋部４ｃと、一端部が上蓋部４ｂの中心部に支承されるとともに、他端部が下蓋部４ｃの中心部を貫通して支承される支軸４ｅにより構成されている。なお、上蓋部４ｂおよび下蓋部４ｃとの間には、各々外周部近郷に円環状のパッキン４ｄが周設されている。また、図中番号４ｊは、係止突起である。
【００３４】
また、支軸４ｅは、軸線方向の中央部に、円板状のフランジ部が形成されているとともに、このフランジ部より下蓋部４ｃ側に、支軸４ｅを最大静止摩擦力により嵌合するブラケット４ｆが配設されている。このブラケット４ｆは、パッキンの役割も兼ねている。また、上記フランジ部の上蓋部４ｂ側には、支軸４ｅの径方向に突出するとともに、空洞部４ｇ内に延在する緩衝翼４ａが周設（図では２箇所）されている。
【００３５】
そして、上蓋部４ｂと下蓋部４ｃとの外周部には、外方に突出した締結部４ｈが３箇所間隔を置いて形成されている。この締結部４ｈは、下蓋部４ｃ側の締結部４ｈが貫通するとともに、上蓋部４ｂ側の締結部４ｈが穿設され、その内面にネジ山が螺設されている。そして、上蓋部４ｂと下蓋部４ｃとに形成された締結部４ｈに、ボルトｐの螺合により、パッキン４ｄと、支軸４ｅに嵌合するブラケット４ｆにより、空洞部４ｇが密閉されている。また、この３箇所の締結部４ｈの間には、外方に突出した取付部４ｉが３箇所形成されている。この取付部４ｉは、上蓋部４ｂ側と下蓋部４ｃ側とが貫通して形成されている。
【００３６】
さらに、空洞部４ｇには、油が内包されている。この油は、粘性を変更することにより、緩衝翼４ａに周設されている緩衝翼４ａとの粘性摩擦力を調整して、支軸４ｅのトルクのしきい値を調整することができる。また、緩衝翼４ａの枚数を形状を変更することにより、上記トルクのしきい値を調整することもできる。
【００３７】
そして、オイルダンパ４の上蓋部４ｂ側に、便蓋１および便座２の回転支軸１ｃ、２ｃが配設され、オイルダンパ４の取付部４ｉにボルトが挿通されて、回転支軸１ｃ、２ｃに螺合されて取り付けられている。また、オイルダンパ４の下蓋部４ｃ側に、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂが配設され、各々回転軸１ｂ、２ｂを、オイルダンパ４の下蓋部４ｃから突出した支軸４ｅに嵌合されて取り付けられている。
【００３８】
以上の構成による便蓋および便座の開閉機構５を便座器３に用いるには、まず、図７に示すように、人感センサーまたは開閉ボタン等により、自動的に便蓋や便座を開閉する便座器３などを使用する。そして、図１に示すように、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂと便蓋１の回転支軸１ｃとの間、および便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂと便座２の回転支軸２ｃとの間に、オイルダンパ４を介在させる。
【００３９】
そして、便蓋１のみを開く場合には、図２に示す駆動機構６において、モータの出力歯車１７を反時計回り方向に回転させる。この回転により、モータの出力歯車１７が回転し、駆動歯車１６が時計回り方向に回動して、揺動軸１６ａが図中右方に揺動する。そして、ラック１５が同方向に移動することにより、ラック１５の歯１５ｂと歯合した便蓋駆動歯車７が回転する。
【００４０】
この結果、図１および図３に示すように、便蓋駆動歯車７のピニオン７ａと歯合する第１中間歯車１０の幅歯車１０ｃ、および軸１０ａを介して、主歯車１０ｂが回転することにより、主歯車１０ｂと歯合する便蓋開閉歯車１ａが回転して、その回転が回転軸１ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転するとともに、便蓋１が開く。このときに、オイルダンパ４には、便蓋１を持ち上げるための２．５Ｎ・ｍ程度のトルクが付加されるが、空洞部４ｇに内包された油と支軸４ｅに周設された緩衝翼４ａとの粘性摩擦力によりせん断応力が働き、支軸４ｅが回転すると、上記油とともにオイルダンパ４自体が回転する。これにより、モータの回転を便蓋１に伝達することができる。
【００４１】
このとき、便蓋１を無理に人の力で押された場合に、オイルダンパ４には、例えば、２０Ｎ・ｍ以上のトルクが付加される。この際には、付加されたトルクにより、支軸４ｅの緩衝翼４ａと上記油との粘性摩擦力が低減しせん断応力が働かなくなるため、支軸４ｅが回転しても、空洞部４ｇ内の上記油は流動しない。これにより、支軸４ｅは、オイルダンパ４内で空転することになり、過大なトルクが便蓋開閉歯車１ａに伝達されない。
【００４２】
また、便蓋開閉歯車１ａに臨む第２中間歯車９の主歯車９ａは、その欠落領域９ｄを便蓋開閉歯車１ａに臨ませて配置されているため、第２中間歯車９における摩擦と、スプリング１４による摩擦とによって回転することがない。
【００４３】
さらに、図４および図６に示すように、第１中間歯車１０の主歯車１０ｂが、４０°回転すると、第２中間歯車９は、そのピニオン９ｂの凹部１９の傾斜面１９ａが、主歯車１０ｂの係合凸部１８の傾斜面１８ａによって押圧され、スプリング１４を圧縮しながら、図５中右方に移動する。この結果、第２中間歯車９は、そのピニオン９ａおよび主歯車９ａが、各々便座開閉歯車２ａおよび便蓋開閉歯車１ａとの対向位置から外れた位置に置かれる。このようにして、便蓋１が開いて行き、モータの回転数が便蓋１の開方向停止位置に対応する値に達すると、これを検知したセンサーからの信号により当該モータが停止する。
【００４４】
他方、便蓋１および便座２を共に開く場合には、図２に示す駆動機構６において、モータ時計回り方向に回転させる。これにより、モータの出力歯車１７が回転し、駆動歯車１６が反時計回り方向に回動して、揺動軸１６ａが図中左方に揺動する。そして、ラック１５が同方向に移動することにより、ラック１５の歯１５ｂと歯合した便座駆動歯車８が回転する。
【００４５】
そして、図１および図３に示すように、便座駆動歯車８と歯合するアイドル歯車１１を介して、第２中間歯車９の主歯車９ａｓおよびピニオン９ｂが回転する。これにより、主歯車９ａが所定の角度を回転して欠落領域９ｄから、歯の回転方向始端９ｆに至った際に、便蓋開閉歯車１ａが歯合して回転を開始することにより、その回転が回転軸１ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転するとともに、便蓋１が先に開き始める。
【００４６】
次いで、第２中間歯車９がさらに回転すると、ピニオン９ｂの欠落領域９ｃから歯の回転方向始端９ｅに至ることにより、便座開閉歯車２ａと歯合する。そして、便座開閉歯車２ａの回転が回転軸２ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転する。これにより、便蓋１の開きに対して、一定の遅れを持って便座２が開いて行く。このときに、オイルダンパ４には、便座２を持ち上げるための２．５Ｎ・ｍ程度のトルクが付加されるが、空洞部４ｇに内包された油と支軸４ｅに周設された緩衝翼４ａとの粘性摩擦力によりせん断応力が働き、支軸４ｅが回転すると、上記油とともにオイルダンパ４自体が回転する。これにより、モータの回転を便座２に伝達することができる。
【００４７】
このとき、便蓋１と同様に、便座２を無理に人の力で押された場合に、オイルダンパ４には、例えば、２０Ｎ・ｍ以上のトルクが付加される。この際には、付加されたトルクにより、支軸４ｅの緩衝翼４ａと上記油との粘性摩擦力が低減しせん断応力が働かなくなるため、支軸４ｅが回転しても、空洞部４ｇ内の上記油は流動しない。これにより、支軸４ｅは、オイルダンパ４内で空転することになり、過大なトルクが便座開閉歯車２ａに伝達されない。
【００４８】
そして、便蓋１がその開方向の停止位置まで達すると、同様にこれを検知したセンサーからの信号によりモータが停止する。また、モータの電源を切ることにより、第１中間歯車１０および第２中間歯車９における回転摩擦等により、自重を利用して便蓋１および便座２を閉めることができる。
【００４９】
上述の実施形態による便蓋および便座の開閉機構５によれば、オイルダンパ４が、２．５Ｎ・ｍ程度のトルク以下において、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａおよび便座２と便座開閉歯車２ａとを、各々伴回りさせるとともに、オイルダンパ４に２．５Ｎ・ｍを超えるトルクが付加された際に、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２と便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂとを、オイルダンパ４の支軸４ｅを支点に空転させるため、
モータの駆動が駆動機構６を介して、便蓋駆動歯車７または便座駆動歯車８を回転させることにより、便蓋駆動歯車７または便座駆動歯車８に歯合された第１または第２中間歯車を介して、便蓋開閉歯車１ａまたは上記便座開閉歯車を回転させることにより、便蓋１および便座２をスムーズに開閉することができるとともに、便蓋１および便座２の開閉中に、人が強制的に開閉したとしても、この強制開閉による過大なトルクが便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａに伝達されることを防止することができる。これにより、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａまたは歯車列１２の破損、さらには便蓋１および便座２の損傷を防ぐことができる。
【００５０】
また、オイルダンパ４を、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２と便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂとの間に介在させるため、取り付けや取り外しが容易に行えるとともに、便蓋１や便座２の回転支軸１ｃ、２ｃの形状または大きさに合わせて製造することができる。この結果、歯車列１２を解体することなく、修理や補修などのメンテナンスを行うことができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００５１】
そして、オイルダンパ４が、粘性摩擦力におけるせん断応力の作用により、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａおよび便座２と便座開閉歯車２ａとの接続部のトルクを調整するため、オイルダンパ４に内包されている油の粘性を変更することにより、便蓋１の回転支軸１ｃと便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２の回転支軸２ｃと便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂを伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００５２】
さらに、オイルダンパ４に、上記粘性摩擦力のせん断応力の作用を調整する緩衝翼４ａが設けられているため、この緩衝翼４ａの枚数や形状を変更することにより、便蓋１の回転支軸１ｃと便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２の回転支軸２ｃと便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂを伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態において、緩衝部材４を流体圧力によりトルクを調整するオイルダンパ４を用いる場合のみ説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、静止摩擦力を利用した緩衝部材４でも対応可能である。この場合に、トルクの調整は、最大静止摩擦力を調整することにより、トルクのしきい値を決定することになる。
【００５４】
また、この開閉機構における駆動機構として、図２に示したように、駆動歯車１６とラック１５とを組み合わせたものを使用した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、例えばモータの出力歯車１７に、内周面に一方向にのみ回転を許容するラッチェットタイプの係合部を有する便蓋駆動歯車７と便座駆動歯車８とを、互いの許容回転方向を逆にして取り付ける機構などの他の駆動機構を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
自動的に開閉する便蓋および便座の開閉機構に用いることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 便蓋
１ａ 便蓋開閉歯車
１ａ 回転軸
２ 便座
２ａ 便座開閉歯車
２ｂ 回転軸
３ 便座器
３ａ 開閉ユニット
４ オイルダンパ（緩衝部材）
４ａ 緩衝翼
５ 便蓋および便座の開閉機構
６ 駆動機構
７ 便蓋駆動歯車
８ 便座駆動歯車
１２ 歯車列
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人感センサーまたは開閉ボタンなどにより、自動的に便蓋や便座を開閉するための開閉機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、図７に示すような便蓋１および便座２を備えた便座器３として、便座器３に人が近接した際に、人を感知するセンサにより、また、使用者が便座器３に設けられた開閉スイッチを操作することにより、便座器３の開閉ユニット３ａに設けられているモータが駆動し、便蓋１および便座２の開閉機構を作動させて、便蓋１および便座２がその回転支軸１ｃ、２ｃを支点に回動し、自動的に開閉するものが開発されている。
【０００３】
このような開閉機構を備えた便座器３においては、その使用形態によって、便蓋１のみを開閉する場合や、便蓋１および便座２を共に開閉する場合がある。このため、この開閉機構は、便蓋１および便座２を駆動するＤＣモータが、１つ以上設けられ、上記使用形態に応じて、適宜上記モータの駆動を制御して、便蓋１および便座２の開閉を行っている。
【０００４】
ところで、上記開閉機構を備えた便座器３においては、便蓋１または便座２が自動的に開閉している際に、便蓋１または便座２を手で押さえたり、また、便蓋１または便座２が自動的に開閉している際に、無理に手で便蓋１または便座２の開閉を行った場合に、モータの出力トルクが規定のトルク以上になるために、上記開閉機構内部のギアの破損、または便蓋１や便座２の損傷に繋がってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するための一般的な方法として、モータの回転をセンサによって検知することにより、モータの駆動中に外部から負荷を受けて、モータが停止またはロックされた場合に、制御装置によりモータの回転を反転させて、外部からの負荷をモータで受けながら、便座や便蓋を動作させて、開閉機構内部のギアの破損や便蓋および便座の損傷を防ぐものが提案されている。
【０００６】
ところが、上記従来の解決方法では、上記モータの回転を検知する上記センサと、このセンサの信号を受信してモータの回転を制御する上記制御装置を備える必要がある。また、人が便座や便蓋を押す際のトルクが、概ね２０Ｎ・ｍ以上と高いために、ギアの強度を増すために高価な金属ギア、または、この金属ギアの径寸法より大きな樹脂ギアを用いる必要がある。そのため、上記開閉機構が複雑になるとともに、上記開閉機構自体が大型になり、製造コストが嵩むとともに、便座器自体も大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
また、下記特許文献１においては、モータと、該モータの駆動力を減速して出力するための動力伝達輪列とを有する歯車付きモータ装置であって、前記動力伝達輪列は、前記モータの側に太陽歯車が機械的に接続されて、当該太陽歯車の回転を遊星歯車を介して出力歯車に向けて出力する遊星歯車機構を備え、前記太陽歯車には、トルクリミッタが組み込まれた便蓋および便座の開閉機構が提案されている。
【０００８】
この従来の便蓋および便座の開閉機構は、遊星歯車機構の太陽歯車に、トルクリミッタが組み込まれているため、便蓋や便座に外部からの衝撃などが加わった際に、トルクリミッタが作動してトルクを制御し、歯車の破損を防止している。また、トルクリミッタで制御するトルクが、遊星歯車機構で減速する前の比較的に低いトルクであり、また、トルクに大きなばらつきがないことから、径寸法の小さい樹脂製歯車を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１８３４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の便蓋および便座の開閉機構においては、上記開閉機構に用いられる上記太陽歯車内にトルクリミッタを組み込むため、上記開閉機構自体が複雑になるとともに、外部の衝撃などの過大トルクを上記太陽歯車でも受けることになり、故障に繋がり易い。また、トルクリミッタが破損した場合には、上記開閉機構を分解して修理および交換する必要がある。これにより、製造コストやメンテナンスコストが嵩むという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡便な構造により、一定のトルク以上のトルクが付加された場合でも、開閉機構内部のギアの破損または便蓋および便座の損傷を防止する便蓋および便座の開閉記憶を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータの駆動により、歯車列を回転させるとともに、この歯車列に歯合された便蓋開閉歯車および便座開閉歯車を回転させ、この便蓋開閉歯車および便座開閉歯車の各々の回転軸に接続された便蓋または当該便蓋と便座とを開閉する便蓋および便座の開閉機構において、上記回転軸の上記便蓋開閉歯車と上記便蓋との間および上記回転軸の上記便座開閉歯車と上記便座との間に、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転させる緩衝部材を介在したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記緩衝部材は、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との各々の接続部において、上記一定のトルクのしきい値を粘性摩擦力により調整するオイルダンパであることを特徴とするものである。
【００１４】
そして、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記オイルダンパには、上記粘性摩擦力を調整する緩衝翼が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載の本発明によれば、回転軸の便蓋開閉歯車と便蓋との間および回転軸の便座開閉歯車と便座との間に介在する緩衝部材が、一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転するため、モータの駆動が歯車列を介して、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車に伝達されることにより、上記便蓋および上記便座をスムーズに開閉することができるとともに、上記便蓋および上記便座の開閉中に、人が強制的に開閉したとしても、この強制開閉による過大なトルクが、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車に伝達されることを防止することができる。これにより、上記便蓋開閉歯車および便座開閉歯車または歯車列の破損、さらには上記便蓋および上記便座の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
また、上記緩衝部材を、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の回転軸との間に介在させるため、取り付けや取り外しが容易に行えるとともに、上記便蓋や上記便座の取付部の形状または大きさに合わせて製造することができる。この結果、上記歯車列を解体することなく、修理や補修などのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、上記緩衝部材が、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との接続部のトルクを粘性摩擦力により調整するオイルダンパであるため、構造を簡素化することができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、上記オイルダンパが、上記粘性摩擦力におけるせん断応力の作用によりトルクを調整するため、上記オイルダンパに内包されている油の粘性を変更することにより、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の回転軸を伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、上記オイルダンパに、上記粘性摩擦力のせん断応力の作用を調整する緩衝翼が設けられているため、この緩衝翼の枚数や形状を変更することにより、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸を伴回りまたは空転させるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の便蓋および便座の開閉機構の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記実施形態における駆動機構を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態における歯車の配置を示す概略構成図である。
【図４】第１中間歯車の主歯車の係合凸部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は当該係合凸部と第２中間歯車のピニオンとの係合状態を示す断面図である。
【図５】図１の一実施形態に用いるオイルダンパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１の便蓋および便座の開閉機構の歯車列の一動作を示す概略構成図である。
【図７】一般的な便蓋および便座を有する便座器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の便蓋および便座の開閉機構５の一実施形態は、便蓋１および便座２と、便蓋開閉歯車２ａおよび便座開閉歯車２ａと、一方側が便蓋１に接続されているとともに、他方側が便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂに接続されたオイルダンパ（緩衝部材）４および一方側が便座２に接続されているとともに、他方側が便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂに接続されたオイルダンパ４と、モータからの回転を便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａに伝達する歯車列１２とにより概略構成され、開閉ユニット３ａ内に配設されている。
【００２２】
また、図２に示すように、本発明の便蓋および便座の開閉機構５の一実施形態に用いられる駆動機構６は、ＤＣモータの出力歯車１７と、この出力歯車１７に歯合される駆動歯車１６と、この駆動歯車１６の回動により直線方向に可動するラック１５とにより概略構成されている。なお、便座器３の構成については、図７に示したものと同様であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００２３】
ここで、駆動歯車１６は、円弧の一部がカットされ、このカット部に、駆動歯車１６の回転により揺動する揺動軸１６ａが、径方向に延在し一体に設けられている。この揺動軸１６ａには、長孔１６ｂが穿設されている。また、ラック１５は、長孔１６ｂに係合するピン１５ａが、ラック１５の側面の中央部に形成されている。このピン１５ａが、揺動軸１６ａの長孔１６ｂに係合されることにより、駆動歯車１１の回動運動が、ラック１５の直線運動に変換されるように構成されている。
【００２４】
そして、ラック１５は、その上面側に、長手方向の両端部を除いて歯１５ｂが形成されているとともに、歯１５ｂの形成されていない両端部分１５ｃに、それぞれ便蓋駆動歯車７および便座駆動歯車８が回転自在に配置されている。
【００２５】
さらに、図３に示すように、上記実施形態では、第２中間歯車９のピニオン９ｂには、周方向の所定の中心角度の範囲に歯の欠落領域９ｃが形成されているとともに、第２中間歯車９の主歯車９ａには、周方向の所定の中心角度の範囲に歯の欠落領域９ｄが形成されている。そして、主歯車９ａは、その欠落領域９ｄを便蓋開閉歯車１ａに臨ませて配置されている。また、ピニオン９ｂは、その欠落領域９ｃを便座開閉歯車２ａに臨ませるとともに、欠落領域９ｃによって形成される歯の回転方向始端９ｅを、主歯車９ａにおける歯の回転方向始端９ｆよりもその回転方向の後方側に位置させて配置されている。
【００２６】
また、歯車列１２は、モータの駆動側に便蓋駆動歯車７が配置されている。この便蓋駆動歯車７は、ピニオン７ａが一体に形成されている。また、このピニオン７ａ側に第１中間歯車１０が配置されている。この第１中間歯車１０は、軸１０ａの両端部に、主歯車１０ｂと幅歯車１０ｃとが一体に設けられているとともに、軸受け１３ａ、１３ｂによって回転自在に設けられている。
【００２７】
そして、この第１中間歯車１０の幅歯車１０ｃが、便蓋駆動歯車７のピニオン７ａと歯合されているとともに、主歯車１０ｂが、便蓋開閉歯車１ａに歯合されている。この便蓋開閉歯車１ａは、回転軸１ｂの一方側と一体に設けられている。
【００２８】
他方、便座駆動歯車８に一体形成されたピニオン８ａには、アイドル歯車１１が歯合されている。このアイドル歯車１１は、第２中間歯車９と歯合されるように配置されている。この第２中間歯車９は、ピニオン９ｂと主歯車９ａとが一体に形成されている。また、第２中間歯車９は、その中心部に穿設された孔部に、第１中間歯車１０の軸１０ａが緩く挿通されることにより、第１中間歯車１０に相対的に回転自在かつ軸方向に移動自在に設けられている。
【００２９】
また、主歯車９ａは、第１中間歯車１０の主歯車１０ｂと同一の径寸法に形成されている。そして、第２中間歯車９の主歯車９ａと、便座器３の開閉ユニット３ａ内部に設けられた壁部３ｂとの間には、第２中間歯車９を第１中間歯車１０側に付勢するスプリング１４が介装されている。
【００３０】
そして、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第２中間歯車９と対向する第１中間歯車１０の主歯車１０ｂの側面には、第２中間歯車９側に向けて突出するとともに、先端面に傾斜面１８ａが形成された係合凸部１８が形成されている。この係合凸部１８は、中心角θが４０°となる円弧状に形成されており、周方向に１８０°間隔をおいた２カ所に形成されている。
【００３１】
さらに、第２中間歯車９のピニオン９ｂの対向する側面には、係合凸部１８が係合するとともに、底部に上記傾斜面１８ａに沿う傾斜面１９ａが形成された凹部１９が形成されている。
【００３２】
また、第２中間歯車９のピニオン９ｂ側に、これと歯合して便座２を開閉するための便座開閉歯車２ａが配置されている。この便座開閉歯車２ａは、回転軸２ｂの一方側と一体に設けられている。また、第２中間歯車９の主歯車９ａは、便蓋１を開閉するための便蓋開閉歯車１ａと歯合する位置に配置されている。
【００３３】
そして、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂの他方側および便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂの他方側には、各々オイルダンパ４が接続されている。このオイルダンパ４は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、平面視において円形状に形成され、内側に空洞部４ｇが形成されているとともに、断面形状が凸状の上蓋部４ｂと、この蓋部４ｂの開口側に配設される下蓋部４ｃと、一端部が上蓋部４ｂの中心部に支承されるとともに、他端部が下蓋部４ｃの中心部を貫通して支承される支軸４ｅにより構成されている。なお、上蓋部４ｂおよび下蓋部４ｃとの間には、各々外周部近郷に円環状のパッキン４ｄが周設されている。また、図中番号４ｊは、係止突起である。
【００３４】
また、支軸４ｅは、軸線方向の中央部に、円板状のフランジ部が形成されているとともに、このフランジ部より下蓋部４ｃ側に、支軸４ｅを最大静止摩擦力により嵌合するブラケット４ｆが配設されている。このブラケット４ｆは、パッキンの役割も兼ねている。また、上記フランジ部の上蓋部４ｂ側には、支軸４ｅの径方向に突出するとともに、空洞部４ｇ内に延在する緩衝翼４ａが周設（図では２箇所）されている。
【００３５】
そして、上蓋部４ｂと下蓋部４ｃとの外周部には、外方に突出した締結部４ｈが３箇所間隔を置いて形成されている。この締結部４ｈは、下蓋部４ｃ側の締結部４ｈが貫通するとともに、上蓋部４ｂ側の締結部４ｈが穿設され、その内面にネジ山が螺設されている。そして、上蓋部４ｂと下蓋部４ｃとに形成された締結部４ｈに、ボルトｐの螺合により、パッキン４ｄと、支軸４ｅに嵌合するブラケット４ｆにより、空洞部４ｇが密閉されている。また、この３箇所の締結部４ｈの間には、外方に突出した取付部４ｉが３箇所形成されている。この取付部４ｉは、上蓋部４ｂ側と下蓋部４ｃ側とが貫通して形成されている。
【００３６】
さらに、空洞部４ｇには、油が内包されている。この油は、粘性を変更することにより、緩衝翼４ａに周設されている緩衝翼４ａとの粘性摩擦力を調整して、支軸４ｅのトルクのしきい値を調整することができる。また、緩衝翼４ａの枚数を形状を変更することにより、上記トルクのしきい値を調整することもできる。
【００３７】
そして、オイルダンパ４の上蓋部４ｂ側に、便蓋１および便座２の回転支軸１ｃ、２ｃが配設され、オイルダンパ４の取付部４ｉにボルトが挿通されて、回転支軸１ｃ、２ｃに螺合されて取り付けられている。また、オイルダンパ４の下蓋部４ｃ側に、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂが配設され、各々回転軸１ｂ、２ｂを、オイルダンパ４の下蓋部４ｃから突出した支軸４ｅに嵌合されて取り付けられている。
【００３８】
以上の構成による便蓋および便座の開閉機構５を便座器３に用いるには、まず、図７に示すように、人感センサーまたは開閉ボタン等により、自動的に便蓋や便座を開閉する便座器３などを使用する。そして、図１に示すように、便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂと便蓋１の回転支軸１ｃとの間、および便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂと便座２の回転支軸２ｃとの間に、オイルダンパ４を介在させる。
【００３９】
そして、便蓋１のみを開く場合には、図２に示す駆動機構６において、モータの出力歯車１７を反時計回り方向に回転させる。この回転により、モータの出力歯車１７が回転し、駆動歯車１６が時計回り方向に回動して、揺動軸１６ａが図中右方に揺動する。そして、ラック１５が同方向に移動することにより、ラック１５の歯１５ｂと歯合した便蓋駆動歯車７が回転する。
【００４０】
この結果、図１および図３に示すように、便蓋駆動歯車７のピニオン７ａと歯合する第１中間歯車１０の幅歯車１０ｃ、および軸１０ａを介して、主歯車１０ｂが回転することにより、主歯車１０ｂと歯合する便蓋開閉歯車１ａが回転して、その回転が回転軸１ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転するとともに、便蓋１が開く。このときに、オイルダンパ４には、便蓋１を持ち上げるための２．５Ｎ・ｍ程度のトルクが付加されるが、空洞部４ｇに内包された油と支軸４ｅに周設された緩衝翼４ａとの粘性摩擦力によりせん断応力が働き、支軸４ｅが回転すると、上記油とともにオイルダンパ４自体が回転する。これにより、モータの回転を便蓋１に伝達することができる。
【００４１】
このとき、便蓋１を無理に人の力で押された場合に、オイルダンパ４には、例えば、２０Ｎ・ｍ以上のトルクが付加される。この際には、付加されたトルクにより、支軸４ｅの緩衝翼４ａと上記油との粘性摩擦力が低減しせん断応力が働かなくなるため、支軸４ｅが回転しても、空洞部４ｇ内の上記油は流動しない。これにより、支軸４ｅは、オイルダンパ４内で空転することになり、過大なトルクが便蓋開閉歯車１ａに伝達されない。
【００４２】
また、便蓋開閉歯車１ａに臨む第２中間歯車９の主歯車９ａは、その欠落領域９ｄを便蓋開閉歯車１ａに臨ませて配置されているため、第２中間歯車９における摩擦と、スプリング１４による摩擦とによって回転することがない。
【００４３】
さらに、図４および図６に示すように、第１中間歯車１０の主歯車１０ｂが、４０°回転すると、第２中間歯車９は、そのピニオン９ｂの凹部１９の傾斜面１９ａが、主歯車１０ｂの係合凸部１８の傾斜面１８ａによって押圧され、スプリング１４を圧縮しながら、図５中右方に移動する。この結果、第２中間歯車９は、そのピニオン９ａおよび主歯車９ａが、各々便座開閉歯車２ａおよび便蓋開閉歯車１ａとの対向位置から外れた位置に置かれる。このようにして、便蓋１が開いて行き、モータの回転数が便蓋１の開方向停止位置に対応する値に達すると、これを検知したセンサーからの信号により当該モータが停止する。
【００４４】
他方、便蓋１および便座２を共に開く場合には、図２に示す駆動機構６において、モータ時計回り方向に回転させる。これにより、モータの出力歯車１７が回転し、駆動歯車１６が反時計回り方向に回動して、揺動軸１６ａが図中左方に揺動する。そして、ラック１５が同方向に移動することにより、ラック１５の歯１５ｂと歯合した便座駆動歯車８が回転する。
【００４５】
そして、図１および図３に示すように、便座駆動歯車８と歯合するアイドル歯車１１を介して、第２中間歯車９の主歯車９ａｓおよびピニオン９ｂが回転する。これにより、主歯車９ａが所定の角度を回転して欠落領域９ｄから、歯の回転方向始端９ｆに至った際に、便蓋開閉歯車１ａが歯合して回転を開始することにより、その回転が回転軸１ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転するとともに、便蓋１が先に開き始める。
【００４６】
次いで、第２中間歯車９がさらに回転すると、ピニオン９ｂの欠落領域９ｃから歯の回転方向始端９ｅに至ることにより、便座開閉歯車２ａと歯合する。そして、便座開閉歯車２ａの回転が回転軸２ｂに伝わり、オイルダンパ４を介在して接続された便蓋１の回転支軸１ｃが回転する。これにより、便蓋１の開きに対して、一定の遅れを持って便座２が開いて行く。このときに、オイルダンパ４には、便座２を持ち上げるための２．５Ｎ・ｍ程度のトルクが付加されるが、空洞部４ｇに内包された油と支軸４ｅに周設された緩衝翼４ａとの粘性摩擦力によりせん断応力が働き、支軸４ｅが回転すると、上記油とともにオイルダンパ４自体が回転する。これにより、モータの回転を便座２に伝達することができる。
【００４７】
このとき、便蓋１と同様に、便座２を無理に人の力で押された場合に、オイルダンパ４には、例えば、２０Ｎ・ｍ以上のトルクが付加される。この際には、付加されたトルクにより、支軸４ｅの緩衝翼４ａと上記油との粘性摩擦力が低減しせん断応力が働かなくなるため、支軸４ｅが回転しても、空洞部４ｇ内の上記油は流動しない。これにより、支軸４ｅは、オイルダンパ４内で空転することになり、過大なトルクが便座開閉歯車２ａに伝達されない。
【００４８】
そして、便蓋１がその開方向の停止位置まで達すると、同様にこれを検知したセンサーからの信号によりモータが停止する。また、モータの電源を切ることにより、第１中間歯車１０および第２中間歯車９における回転摩擦等により、自重を利用して便蓋１および便座２を閉めることができる。
【００４９】
上述の実施形態による便蓋および便座の開閉機構５によれば、オイルダンパ４が、２．５Ｎ・ｍ程度のトルク以下において、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａおよび便座２と便座開閉歯車２ａとを、各々伴回りさせるとともに、オイルダンパ４に２．５Ｎ・ｍを超えるトルクが付加された際に、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２と便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂとを、オイルダンパ４の支軸４ｅを支点に空転させるため、
モータの駆動が駆動機構６を介して、便蓋駆動歯車７または便座駆動歯車８を回転させることにより、便蓋駆動歯車７または便座駆動歯車８に歯合された第１または第２中間歯車を介して、便蓋開閉歯車１ａまたは上記便座開閉歯車を回転させることにより、便蓋１および便座２をスムーズに開閉することができるとともに、便蓋１および便座２の開閉中に、人が強制的に開閉したとしても、この強制開閉による過大なトルクが便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａに伝達されることを防止することができる。これにより、便蓋開閉歯車１ａおよび便座開閉歯車２ａまたは歯車列１２の破損、さらには便蓋１および便座２の損傷を防ぐことができる。
【００５０】
また、オイルダンパ４を、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２と便座開閉歯車２ａの回転軸２ｂとの間に介在させるため、取り付けや取り外しが容易に行えるとともに、便蓋１や便座２の回転支軸１ｃ、２ｃの形状または大きさに合わせて製造することができる。この結果、歯車列１２を解体することなく、修理や補修などのメンテナンスを行うことができるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００５１】
そして、オイルダンパ４が、粘性摩擦力におけるせん断応力の作用により、便蓋１と便蓋開閉歯車１ａおよび便座２と便座開閉歯車２ａとの接続部のトルクを調整するため、オイルダンパ４に内包されている油の粘性を変更することにより、便蓋１の回転支軸１ｃと便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２の回転支軸２ｃと便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂを伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００５２】
さらに、オイルダンパ４に、上記粘性摩擦力のせん断応力の作用を調整する緩衝翼４ａが設けられているため、この緩衝翼４ａの枚数や形状を変更することにより、便蓋１の回転支軸１ｃと便蓋開閉歯車１ａの回転軸１ｂおよび便座２の回転支軸２ｃと便座開閉歯車２ａの回転軸１ｂを伴回りまたは空転されるためのトルクのしきい値を調整することができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態において、緩衝部材４を流体圧力によりトルクを調整するオイルダンパ４を用いる場合のみ説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、静止摩擦力を利用した緩衝部材４でも対応可能である。この場合に、トルクの調整は、最大静止摩擦力を調整することにより、トルクのしきい値を決定することになる。
【００５４】
また、この開閉機構における駆動機構として、図２に示したように、駆動歯車１６とラック１５とを組み合わせたものを使用した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、例えばモータの出力歯車１７に、内周面に一方向にのみ回転を許容するラッチェットタイプの係合部を有する便蓋駆動歯車７と便座駆動歯車８とを、互いの許容回転方向を逆にして取り付ける機構などの他の駆動機構を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
自動的に開閉する便蓋および便座の開閉機構に用いることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 便蓋
１ａ 便蓋開閉歯車
１ａ 回転軸
２ 便座
２ａ 便座開閉歯車
２ｂ 回転軸
３ 便座器
３ａ 開閉ユニット
４ オイルダンパ（緩衝部材）
４ａ 緩衝翼
５ 便蓋および便座の開閉機構
６ 駆動機構
７ 便蓋駆動歯車
８ 便座駆動歯車
１２ 歯車列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動により、歯車列を回転させるとともに、この歯車列に歯合された便蓋開閉歯車および便座開閉歯車を回転させ、この便蓋開閉歯車および便座開閉歯車の各々の回転軸に接続された便蓋または当該便蓋と便座とを開閉する便蓋および便座の開閉機構において、
上記回転軸の上記便蓋開閉歯車と上記便蓋との間および上記回転軸の上記便座開閉歯車と上記便座との間に、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、
上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転させる緩衝部材を介在したことを特徴とする便蓋および便座の開閉機構。
【請求項２】
上記緩衝部材は、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との各々の接続部において、上記一定のトルクのしきい値を粘性摩擦力により調整するオイルダンパであることを特徴とする請求項１に記載の便蓋および便座の開閉機構。
【請求項３】
上記オイルダンパには、上記粘性摩擦力を調整する緩衝翼が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の便蓋および便座の開閉機構。
【請求項１】
モータの駆動により、歯車列を回転させるとともに、この歯車列に歯合された便蓋開閉歯車および便座開閉歯車を回転させ、この便蓋開閉歯車および便座開閉歯車の各々の回転軸に接続された便蓋または当該便蓋と便座とを開閉する便蓋および便座の開閉機構において、
上記回転軸の上記便蓋開閉歯車と上記便蓋との間および上記回転軸の上記便座開閉歯車と上記便座との間に、上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に一定のトルク以下において、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座と上記便座開閉歯車の上記回転軸とが各々伴回りするとともに、
上記便蓋開閉歯車および上記便座開閉歯車の各々の上記回転軸に上記一定のトルクを超えるトルクが付加された際に、上記便蓋が上記便蓋開閉歯車の上記回転軸および上記便座が上記便座開閉歯車の上記回転軸を支点に各々空転させる緩衝部材を介在したことを特徴とする便蓋および便座の開閉機構。
【請求項２】
上記緩衝部材は、上記便蓋と上記便蓋開閉歯車および上記便座と上記便座開閉歯車との各々の接続部において、上記一定のトルクのしきい値を粘性摩擦力により調整するオイルダンパであることを特徴とする請求項１に記載の便蓋および便座の開閉機構。
【請求項３】
上記オイルダンパには、上記粘性摩擦力を調整する緩衝翼が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の便蓋および便座の開閉機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１０４５７（Ｐ２０１２−１１０４５７Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０８３６（Ｐ２０１０−２６０８３６）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシーエムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシーエムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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