JP2017176675A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】便座や便蓋を所望の位置で自立させることができる駆動装置を提供すること。【解決手段】実施形態の駆動装置は、軸部と、複数のウォームギアと、ばね部材とを有する。軸部は、駆動源によって回転し、便座および便蓋の少なくとも一方を回動させる。複数のウォームギアは、駆動源と軸部との間に設けられ、駆動源から軸部へのトルクを伝達する。ばね部材は、便座または便蓋を開ける向きに軸部を付勢する。また、複数のウォームギアのうち、少なくとも２つのウォームギアの回転軸の方向が異なる。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、自動で開閉する便座や便蓋を所定の位置で自立させる機構に関する技術が知られている。例えば、固定ローラ（被摺動部）及び回転ローラ２１と、コイルバネ（筒状弾性体）とを有する自立保持機構により、便座や便蓋を自立させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。コイルバネは、回転ローラが固定ローラと摺動する際、コイルバネと当接する固定ローラを回転ローラに向かって付勢することにより、便座等の回動を一時的に制止する。

特開２００９−００５８１３号公報

しかしながら、上記の従来技術では、回転ローラが固定ローラと摺動するため、回転ローラが固定ローラを乗り越える際に、固定ローラを径方向外方へ変位させたりするため、回転ローラが固定ローラを乗り越える前後で滑らかに便座や便蓋を滑らかに回動させるための駆動力の調節が難しく、便座や便蓋を所望の位置で自立させることが難しいという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、便座や便蓋を所望の位置で自立させ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、駆動源によって回転し、便座および便蓋の少なくとも一方を回動させる軸部と、前記駆動源と前記軸部との間に設けられ、前記駆動源から前記軸部へのトルクを伝達する複数のウォームギアと、前記便座または前記便蓋を開ける向きに前記軸部を付勢するばね部材と、を備え、前記複数のウォームギアのうち、少なくとも２つのウォームギアの回転軸の方向が異なる。

本発明の一態様によれば、便座や便蓋を所望の位置で自立させることができる。

図１は、実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋の開状態を示す側面図である。 図２は、実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋の閉状態を示す側面図である。 図３は、実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図５は、実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図６は、実施形態に係る駆動装置を示す要部斜視図である。 図７は、実施形態に係るクラッチ部を示す斜視図である。 図８は、実施形態に係るクラッチ部を示す断面図である。 図９は、実施形態に係るクラッチ部を示す分解斜視図である。 図１０Ａは、実施形態に係る第２ウォームホイールを示す平面図である。 図１０Ｂは、実施形態に係る第１の摩擦板の平面図である。 図１０Ｃは、実施形態に係る第２の摩擦板の平面図である。 図１０Ｄは、実施形態に係る第１ギアの底面図である。 図１１は、実施形態に係る第１筐体部を示す底面図である。

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。実施形態における駆動装置１は、便器２のケーシング３内に配置され、便座４や便蓋５を開閉駆動するものである。なお、図面は模式的なものであり、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ことに留意する必要がある。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。

（実施形態）
まず、図１及び図２を用いて、駆動装置１を備える便器２の構成の概要を説明する。図１は、実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋の開状態を示す側面図である。図２は、実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋の閉状態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１を備える。２つの駆動装置１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１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、後述するモータ１０（図３参照）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１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、モータ１０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１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１は、それぞれ反対側の端部に設けられてもよい。

また、以下では、図１に示す便座４が開いた状態を便座４の開状態とし、図２に示す便座４が閉じた状態を便座４の閉状態と記載する場合がある。また、以下では、図１に示す便蓋５が開いた状態を便蓋５の開状態とし、図２に示す便蓋５が閉じた状態を便蓋５の閉状態と記載する場合がある。なお、図１に示す便蓋５の開状態についての詳細は後述する。

ここから、図３〜６を用いて、駆動装置１の構成の概要を説明する。図３〜６は、実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。また、図６は、実施形態に係る駆動装置１を示す要部斜視図である。具体的には、図３は、筐体部分を含む駆動装置１の斜視図である。また、図４は、図３における視点から見た場合の筐体部分を除いた駆動装置１の斜視図である。また、図５は、図４における視点の裏側から駆動装置１を見た場合の斜視図である。

本実施形態に係る駆動装置１は、筐体部分として、第１筐体部７と、第２筐体部８と、第３筐体部９とを有する。また、第１筐体部７、第２筐体部８、及び第３筐体部９は、内部空間が連通しており、駆動装置１は、第１筐体部７、第２筐体部８及び、第３筐体部９内に各種構成を収納する。なお、第１筐体部７、第２筐体部８及び、第３筐体部９を併せて筐体と記載する場合がある。

駆動装置１は、モータ１０と、軸変換部２０と、クラッチ部３０と、第２ギア部４０と、軸部５０と、ばね部材６０とを有する。例えば、駆動装置１は、軸部５０の出力軸５３を第１筐体部７から突出させて、軸変換部２０、クラッチ部３０、第２ギア部４０、軸部５０、及びばね部材６０を筐体内に収納する。

モータ１０は、駆動装置１が取り付けられる便座４や便蓋５を回動させる駆動源・動力源として機能する。なお、モータ１０には、図示しないリード線を介して駆動信号が供給される。また、駆動信号の供給により、モータ１０の出力回転軸が回転する。なお、モータ１０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１０の出力回転軸の先端部には第１ウォーム１１が装着されている。すなわち、第１ウォーム１１は、駆動源であるモータ１０の回転軸を中心に回転する。例えば、第１ウォーム１１は、ウォームギアにおけるウォームである。第１ウォーム１１は、円筒状に形成されたねじ状の歯車である。例えば、第１ウォーム１１には、３条のウォームが用いられる。また、例えば、第１ウォーム１１は、金属や樹脂等により形成されてもよい。なお、第１ウォーム１１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。

軸変換部２０は、第１ウォームホイール２１と第２ウォーム２２とを有する。第１ウォームホイール２１と第２ウォーム２２とは、軸棒２３を中心に軸を揃えて回転する。図６に示すように、軸変換部２０の第１ウォームホイール２１は、第１ウォーム１１と噛み合う。すなわち、軸変換部２０の第１ウォームホイール２１は、第１ウォーム１１に対するウォームホイールとして機能する。なお、第１ウォーム１１と第１ウォームホイール２１との組み合わせを第１ウォームギアとする場合がある。

例えば、図４中において、モータ１０の出力回転軸は、上下方向に延びる。一方、軸変換部２０の軸棒２３は、モータ１０の出力回転軸に直交する平面に沿う。以下、回転軸に直交する平面を軸平面と記載する場合がある。例えば、モータ１０の出力回転軸の軸平面は、軸変換部２０の回転軸の軸平面に直交する。このように、第１ウォームギアにより、モータ１０の駆動力を伝達する回転軸がモータ１０の出力回転軸から軸変換部２０の回転軸に変換される。

また、例えば、第２ウォーム２２は、ウォームギアにおけるウォームである。第２ウォーム２２は、円筒状に形成されたねじ状の歯車である。例えば、第２ウォーム２２には、５条または６条のウォームが用いられる。また、例えば、第２ウォーム２２は、金属や樹脂等により形成されてもよい。なお、第２ウォーム２２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４〜図９に示すように、クラッチ部３０は、シャフト３１と、第２ウォームホイール３２と、第１の摩擦板３３と、第２の摩擦板３４と、第１ギア３５と、ワッシャ３６と、バネ３７と、ナット３８と、から構成される。また、バネ３７とナット３８の間には図示しないワッシャが存在する。シャフト３１は、金属や樹脂等から形成され、クラッチ部３０の回転中心となる。なお、クラッチ部３０は、軸部５０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が、トルクの伝達を抑制する機能の詳細は後述する。

クラッチ部３０の第２ウォームホイール３２は、シャフト３１に固定され、モータ１０により駆動される回転体である。図６に示すように、第２ウォームホイール３２は、ギア部３２４により、第２ウォーム２２と噛み合う。すなわち、クラッチ部３０の第２ウォームホイール３２は、第２ウォーム２２に対するウォームホイールとして機能する。なお、第２ウォーム２２と第２ウォームホイール３２との組み合わせを第２ウォームギアとする場合がある。

ここで、第２ウォーム２２（軸変換部２０）の回転軸の軸平面は、第２ウォームホイール３２（クラッチ部３０）の回転軸の軸平面に直交する。このように、第２ウォームギアにより、モータ１０の駆動力を伝達する回転軸が軸変換部２０の回転軸からクラッチ部３０の回転軸に変換される。例えば、図４中において、クラッチ部３０の回転軸は、上下方向に延びる。すなわち、クラッチ部３０の回転軸は、モータ１０の出力回転軸に沿う。このように、第１ウォームギア及び第２ウォームギアにより、２回軸の向きを変換することにより、出力軸５３により便座４や便蓋５にモータ１０の駆動力を伝達する回転軸がモータ１０の出力回転軸に沿う方向となる。また、クラッチ部３０の第１ギア３５は、ギア部３５１を有し、第２ウォームホイール３２と軸を揃えて回転する。このように、駆動装置１は、第１ウォームギアや第２ウォームギアを駆動源であるモータ１０側に配置することにより、駆動装置１が発する音を抑制することができる。すなわち、駆動装置１は、出力軸５０側に比べて、回転数が多いモータ１０側に第１ウォームギアや第２ウォームギアを配置することにより、消音化することが可能となる。なお、クラッチ部３０の構成の詳細は、後述する。

第２ギア部４０は、クラッチ部３０を介してモータ１０から伝達されたトルクを軸部５０に伝達するための部材である。第２ギア部４０は、金属や樹脂等から形成され、大径ギア４１と、大径ギア４１に同軸に固定された小径ギア４２とを有する。大径ギア４１は、クラッチ部３０の第１ギア３５と噛み合う。小径ギア４２は、大径ギア４１よりも小径に形成され、大径ギア４１と軸を揃えて回転し、軸部５０へモータ１０から伝達されたトルクを出力軸５０に伝達する。なお、第２ギア部４０の大径ギア４１と大径ギア４１は一体に形成されていてもよい。

例えば、小径ギア４２の回転角度は、小径ギア４２と噛み合う検出歯車６５２により、角度検出部６５により検出される。例えば、角度検出部６５は、図示しないポテンショメータ等を有し、小径ギア４２の回転角度を検出する。また、角度検出部６５は、ハーネス６５１等により検出した小径ギア４２の回転角度をコントローラ等の所定の制御部へ送信する。また、小径ギア４２の回転角度を受信した制御部は、モータ１０を制御する。例えば、制御部は、便座４の開状態から閉状態において便座４が回動するようにモータ１０の出力を制御する。また、例えば、制御部は、便蓋５の開状態から閉状態において便蓋５が回動するようにモータ１０の出力を制御する。

軸部５０は、モータ１０から伝達されたトルクを便座４や便蓋５に伝達するための部材である。例えば、軸部５０は、駆動源であるモータ１０によって回転し、便蓋５を所定の方向に回動させる。軸部５０は、基部５１と、ギア部５２と、出力軸５３と、係止部５４と、突起部５５とを有する。基部５１は、細長い円柱状に形成され、軸方向の一端部にギア部５２が形成され、軸方向の他端部に出力軸５３が形成される。ギア部５２は、基部５１の周方向の一部に設けられ、小径ギア４２と噛み合う。これにより、第２ギア部４０から軸部５０へトルクが伝達される。また、図４に示す例においては、ギア部５２が設けられた一端部のギア部５２以外の箇所には、ギア構造のない周面部５２１が形成される。したがって、第２ギア部４０から軸部５０へのトルクは、ギア部５２が設けられた範囲（角度）内で伝達される。また、出力軸５３は、先端部分を一部切り欠いた形状に形成される。また、便座４や便蓋５に設けられた出力軸５３の先端部分を取り付ける機構により、出力軸５３が便座４や便蓋５に取り付けられることにより、モータ１０からのトルクが便座４や便蓋５に伝達され、便座４や便蓋５が回動する。なお、係止部５４や突起部５５による、軸部５０の付勢方向や軸部５０の回転角度の詳細は後述する。

ばね部材６０は、コイル状に形成され、内部に軸部５０の基部５１が挿通される位置に配置される。例えば、ばね部材６０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、ばね部材６０は、第１筐体部７及び軸部５０との係合により、軸部５０を回転方向の一方向に付勢するが、詳細は後述する。

ここから、図７〜図１０Ｄを用いて、クラッチ部３０の構成及び機能を詳細に説明する。

第２ウォームホイール３２は、シャフト３１に固定され、モータ１０により駆動される回転体である。第２ウォームホイール３２は、金属や樹脂等から形成され、図８に示すように、円盤状の底板３２１と、底板３２１上に一体に形成された外円筒部３２２と内円筒部３２３とを有する。なお、第２ウォームホイール３２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１０Ａに示すように、外円筒部３２２の内周面には、第１の摩擦板３３の後述する突起部３３ａと係合する切欠部（被係合部）３２５が１２０°回転対称に形成されている。図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄにおいて、一点鎖線Ｌ１、Ｌ２は内円筒部３２３の外径を示し、一点鎖線Ｌ３、Ｌ４は外円筒部３２２の内径を示している。

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

第１の摩擦板３３は、金属板や樹脂板等から形成され、図１０Ｂに示すように、円環形状を有する。第１の摩擦板３３の外径は、第２ウォームホイール３２の外円筒部３２２の内径より若干小さく、その内径は、後述する第１ギア３５に形成された立設部３５３の外径（一点鎖線Ｌ５、Ｌ６で示す）よりも若干大きく形成されている。第１の摩擦板３３の外周縁には、第２ウォームホイール３２の外円筒部３２２に形成された３つの切欠部３２５に係合する突起部（係合部）３３ａが形成されている。

第２の摩擦板３４は、金属板や樹脂板等から形成され、図１０Ｃに示すように、円環形状を有する。なお、摩擦板のエッジ部にバリが有るなど、摩擦板同士の接触面積が不十分となることを避けるため、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４を積層した際にそれぞれのエッジ部が重ならないよう、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の内径と外径の寸法を設計してもよい。第２の摩擦板３４の内周縁には、第１ギア３５に形成された立設部３５３間の間隙３５４と係合する凸部（係合部）３４ａが１２０°回転対称に形成されている。

第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とは、図８及び図９に示すように、５枚ずつ交互に積層され、第２ウォームホイール３２の中空部３２７に収容されている。このとき、第１の摩擦板３３の突起部３３ａは、第２ウォームホイール３２の外円筒部３２２に形成された切欠部３２５に挿入されている。なお、樹脂板よりも金属板で形成された摩擦板の方が、摩擦板自体のソリが少なく、強度も高いため、より高い信頼性を得ることができる。

第１ギア３５は、シャフト３１に回転可能に支持されている回転体である。第１ギア３５は、樹脂等から形成され、ギア部３５１と、円盤部３５２と、立設部３５３と、から構成される。第１ギア３５は、第２ウォームホイール３２よりも小径に形成され、円盤部３５２の中心に立設され、その外周面にギアが形成され、第２ギア部４０の大径ギア４１と噛み合っている。

図１０Ｄに示すように、円盤部３５２は、その外周が、第２ウォームホイール３２の外円筒部３２２の内径（一点鎖線Ｌ３、Ｌ４で示す）よりも小さく形成されており、第２ウォームホイール３２に収容されている第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを押さえる蓋としての機能を有する。また、第１ギア３５と円盤部３５２の回転中心には、シャフト３１の外径よりも径が大きい貫通孔３５５が設けられている。

立設部３５３は、円盤部３５２のギア部３５１が形成されている面と反対側の面に、回転軸方向に延在して設けられている。立設部３５３は、図８、図９、図１０Ｄに示すように、１２０°回転対称に形成されており、全体としてほぼ円筒形状を形成する。立設部３５３が形成する円筒形状の外径は、第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４の内径より小さく、その内径は、第２ウォームホイール３２の内円筒部３２３の外径（一点鎖線Ｌ１、Ｌ２で示す）よりわずかに大きく形成されている。

また、立設部３５３間の３つの間隙（被係合部）３５４には、第２の摩擦板３４の３つの凸部３４ａが係合している。これにより、第１ギア３５と第２の摩擦板３４とは一体に回転する。ギア部３５１と円盤部３５２と立設部３５３とは、例えば、金属や樹脂等で一体形成されている。なお、ギア部３５１、円盤部３５２、及び立設部３５３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。

ワッシャ３６は、金属又は樹脂から形成され、図７及び図８に示すように、シャフト３１が挿入され、第１ギア３５上に載置されている。バネ３７は、金属又は樹脂から形成され、図７及び図８に示すように、シャフト３１が挿入され、第１ギア３５を第２ウォームホイール３２方向に付勢する。ナット３８は、図７及び図８に示すように、シャフト３１の先端部に形成されたネジ３１ａに螺合し、バネ３７をシャフト３１に固定すると共に、バネ３７に圧縮力を付与する。ナット３８の締め付けの程度により、バネ３７が第１ギア３５を介して第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４を第２ウォームホイール３２へ押圧する力が調整される。

次に、上記構成を有するクラッチ部３０の組立方法を、図９を参照して説明する。まず、シャフト３１を、第２ウォームホイール３２の内円筒部３２３の軸孔３２６に嵌挿する。これにより、第２ウォームホイール３２は、シャフト３１に軸支されると共に固定され、一体となって回転する。

次に、第１ギア３５に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを交互に５枚ずつ位置合わせして積層し、シャフト３１を通した第２ウォームホイール３２を挿入して底板３２１と外円筒部３２２と内円筒部３２３とから構成される収容部（中空部３２７）に収容する。この際、第１の摩擦板３３の突起部３３ａを第２ウォームホイール３２の外円筒部３２２の切欠部３２５に係合させ、第２の摩擦板３４の３つの凸部３４ａが第１ギア３５の３つの立設部３５３の間隙３５４に係合するように嵌めこむ。また、必要に応じてグリスを充填する。なお、安定した摩擦力を得るために、グリス以外に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の間に樹脂シート等を挟んでもよい。

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

以上で、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４の摩擦により、モータ１０が発生するトルクを第２ギア部４０に伝達し、一方、外部から過大な過負荷がかかったときには、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との一方が他方に対してスリップすることにより、モータ１０に加わるトルクを抑えるクラッチ部３０が完成する。なお、以下では、駆動装置１による便蓋５の駆動を基に説明する。

次に、上記構成を有する駆動装置１の動作を説明する。便蓋５を開く場合、図示しないコントローラは、駆動信号を供給し、モータ１０を一方向に回転させる。モータ１０の回転により、出力回転軸に嵌装されている第１ウォーム１１が回転し、第１ウォーム１１に噛合している第１ウォームホイール２１が回転する。また、第１ウォームホイール２１の回転に伴い第２ウォーム２２が回転し、第２ウォーム２２に噛合している第２ウォームホイール３２が回転する。

第２ウォームホイール３２の回転に伴って、第２ウォームホイール３２の切欠部３２５と係合する突起部３３ａを有する第１の摩擦板３３も回転する。第１の摩擦板３３の回転力は、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との静止摩擦力により、第２の摩擦板３４に伝達され、第２の摩擦板３４が回転する。第２の摩擦板３４の回転により、第２の摩擦板３４と係合している立設部３５３が回転し、立設部３５３の回転により、立設部３５３と一体に形成されている第１ギア３５も回転する。第１ギア３５の回転により、第２ギア部４０の大径ギア４１が回転し、大径ギア４１の回転に伴って一体に形成されている小径ギア４２が回転する。小径ギア４２の回転が、便蓋５の回動軸に伝達され、便蓋５が開く。一方、便蓋５を閉じる場合には、コントローラは、モータ１０を逆方向に回転させる。この場合、上述とは逆回転の回転力が便蓋５の回動軸に伝達され、便蓋５が閉じる。

ここで、使用者が、手で便蓋５を閉じたり・開けたりして、便蓋５に過負荷を加えた場合、便蓋５の回動軸の回動に伴って、第２ギア部４０が回転し、第２ギア部４０と噛合しているギア部３５１が回転する。さらに、ギア部３５１と一体に形成されている立設部３５３が回転し、立設部３５３と係合している第２の摩擦板３４が回転する。

例えば、駆動装置１は、軸部５０側からの外力により所定の方向の一方向に所定の閾値（以下、「スリップトルク値」ともいう）以上のトルクが加えられた場合、クラッチ部３０により、駆動源であるモータ１０側へのトルクの伝達を抑制する。例えば、便蓋５を開ける方向に使用者が便蓋５を押した場合に、クラッチ部３０に０．２５Ｎ・ｍ以上の力、出力軸５３においては１．９Ｎ・ｍ以上の力が加わると、第１の摩擦板３３に対して第２の摩擦板３４はスリップし、モータ１０側へのトルクの伝達が抑制される。これに対し、従来のラチェット機構においては、例えば出力軸において７．２Ｎ・ｍ以上の力が加わるとトルクの伝達が抑制されるなど、本実施形態よりも高い閾値が設定されていた。

また、例えば、駆動装置１は、軸部５０側からの外力により所定の方向の他方向に所定の閾値以上のトルクが加えられた場合、クラッチ部３０により、駆動源であるモータ１０側へのトルクの伝達を抑制する。例えば、便蓋５を閉める方向に使用者が便蓋５を押した場合に、クラッチ部３０に１．９Ｎ・ｍ以上の力が加わると、第１の摩擦板３３に対して第２の摩擦板３４はスリップし、モータ１０側へのトルクの伝達が抑制される。なお、スリップトルク値は、１．９Ｎ・ｍに限らず、便蓋５のサイズや重量等に応じて種々の数値に設定されてもよい。例えば、スリップトルク値は、３Ｎ・ｍに設定されてもよい。

上述のように、便蓋５に加えられた過負荷がリミットトルクを越える場合、すなわち第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力を上回っている場合、第１の摩擦板３３に対して第２の摩擦板３４はスリップし、第１ギア３５の回転が第１の摩擦板３３以降の第２ウォームホイール３２及びモータ１０に伝達されない。このようにして、便蓋５に加わった過負荷が第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力を上回った場合には、モータ１０や第２ウォーム２２、第２ウォームホイール３２を保護することが可能になる。ここでいう「便蓋５に加えられた過負荷がリミットトルクを越える」とは、例えば、モータ１０のクラッチ部３０にスリップトルク値以上のトルクが加えられることに相当する。

また、何らかの原因により、モータ１０側からリミットトルクを越える過負荷が第２ウォームホイール３２に伝達された場合には、第２の摩擦板３４に対して第１の摩擦板３３がスリップして、過負荷が第１ギア３５に伝達されず、第１ギア３５、第２ギア部４０等を保護することができる。

なお、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力は、バネ３７の押圧力を調整することにより、調整可能である。従って、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間の最大静止摩擦力が、モータ１０による便蓋５の開閉に必要な回転力よりも大きく、一方、使用者が手等で便蓋５に力を加えた時に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間に加わる回転力よりも小さくなるように、ナット３８の締め具合を調整する。

このように、押圧部として機能するナット３８の締め具合を調整することにより、駆動装置１は、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを押圧する力を調整可能である。これにより、便座４や便蓋５の重さに応じて、ナット３８の締め具合を調整することにより、適宜の値にスリップトルク値を調整することが可能となる。また、駆動装置１は、従来よりも低いトルク値へ設定するのが容易なため、駆動装置１自体や便座４や便蓋５等への負荷を低減することが可能となる。また、駆動装置１は、バネ３７を交換することにより、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを押圧する力を調整可能である。

また、ナット３８の代用として、Ｕボルトなど他の固定具を用いてもよい。なお、バネ３７の回転軸方向の長さによる押圧力が予め判明している場合はナット３８による調整は不要となり、バネ３７が規定の長さとなるようにＥ−ＲＩＮＧやブッシュでバネ３７を固定してもよい。また、バネ３７はナットやＥ−ＲＩＮＧ、ブッシュ等で回転軸方向の長さが規定されるため、押圧力のばらつきを小さくすることができ、結果的にリミットトルクのばらつきも抑えることが可能となる。加えて、長期間の使用によって第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４が摩耗した場合も、バネ３７の回転軸方向の長さに対して第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の厚みの変化は非常に小さいため、押圧力の変化としては小さく、リミットトルクの変動量も少なくて済むと期待できる。

上記構成によれば、第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４との間でスリップを発生させることで過負荷トルク（例えば、所定の閾値以上のトルク）の伝達を遮断する機構のため、ラチェットのように機械音が発生することがなく、静音化できる。

さらに、機械音の発生を気にすることなく所定のトルクを自由に設定することが可能となる。よって、所定のトルクを低い値に設定すれば、各部品の強度も低く抑えることができ、金属製部品を樹脂製部品に置き換えたり、複数の金属製部品で構成されている部品を一体化された樹脂部品に置き換えたりすることなどにより、部品点数削減やコスト削減を期待できる。

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

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

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

また、回転体として歯車（第２ウォームホイール３２及び第１ギア３５）を用いたので、ローラーチェーンを用いる等、歯車を用いなかった場合と比べ、滑りが少なくなる。さらに、回転体として歯車を用いることで、駆動装置１におけるモータ１０及び第２ギア部４０の配置の自由度が、歯車を用いなかった場合と比べ向上する。これにより、モータ１０の出力回転軸及び第２ギア部４０の回転軸のそれぞれの位置の調整が容易になる。さらに、摩擦体として、板状の摩擦体（第１の摩擦板３３及び第２の摩擦板３４）を用いたので、板状の摩擦体を用いない場合と比べ、サイズを小さくできる。このようにしてサイズを小さくできるので、駆動装置１におけるクラッチ部３０の配置スペースが小さくてもよく、サイズの大きいトルクリミッタを用いた場合と比べて配置の自由度が向上する。

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

例えば、クラッチ部３０の第２ウォームホイール３２と軸変換部２０の第２ウォーム２２とが噛合する形態としたが、第１ギア３５と第２ウォーム２２とが噛合する形態とする等、回転力をクラッチ部３０に伝達する手法は任意である。なお、第１ギア３５と第２ウォーム２２とが噛合する場合、第２ウォームホイール３２は大径ギア４１と噛合する。

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

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

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

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

また、軸部５０は、ばね部材６０により回転方向の一方向に付勢される。例えば、軸部５０は、便座４または便蓋５を開ける向きにばね部材６０により付勢される。すなわち、軸部５０は、便座４または便蓋５を閉状態（閉じた状態）から開状態（開いた状態）へ移動させる方向にばね部材６０により付勢される。これにより、モータ１０は、便座４または便蓋５を開けるための駆動力を抑制することができる。以下、軸部５０をばね部材６０により回転方向の一方向に付勢する構成について具体的に説明する。

上述したように、ばね部材６０は、内部に軸部５０の基部５１が挿通される位置に配置される。ばね部材６０は、コイル状に形成され、両端部（一端部６１、他端部６２）がコイルの軸方向に沿って延びる。図４に示す例では、ばね部材６０は、一端部６１を軸部５０のギア部５２側へ向け、他端部６２を軸部５０の出力軸５３側へ向けて配置される。また、ばね部材６０の一端部６１は、係止部５４の所定の機構により、軸部５０に対して位置固定される。例えば、ばね部材６０の一端部６１は、係止部５４の挿入孔（図示せず）に嵌ることにより、軸部５０に対して位置固定される。

また、ばね部材６０の他端部６２は、第１筐体部７に設けられた所定の機構により、第１筐体部７に対して位置固定される。この点について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施形態に係る第１筐体部を示す底面図である。具体的には、図１１は、第１筐体部７を第２筐体部８と連結される側から見た図である。

図１１に示すように、第１筐体部７は、ボディ部７０内に軸部５０等の各種構成を収納する。第１筐体部７のボディ部７０には、軸部５０を挿通する貫通孔７１が設けられ、軸部５０の出力軸５３が貫通孔７１から筐体外部へ突出する。また、ボディ部７０の貫通孔７１の周縁には、挿入部７２と、切欠部７３とを有する。例えば、挿入部７２や切欠部７３は、ボディ部７０の貫通孔７１の周縁の他の部分よりも厚み方向が薄く形成される。これにより、挿入部７２の貫通孔７１の周方向の両端に側壁７２１、７２２が形成され、切欠部７３の貫通孔７１の周方向の両端に側壁７３１、７３２が形成される。

挿入部７２は、ばね部材６０の他端部６２が挿入される形状に形成されており、ばね部材６０の他端部６２が挿入される。挿入部７２に挿入されたばね部材６０の他端部６２が、挿入部７２の側壁７２１、７２２により貫通孔７１の周方向への移動が規制されることにより、ばね部材６０の他端部６２は、第１筐体部７に対して位置固定される。これにより、ばね部材６０は、軸部５０を回転方向の一方向に付勢する。

切欠部７３は、貫通孔７１の周縁を周方向に沿って所定の長さだけ切り欠いて形成される。例えば、軸部５０の突起部５５は細長い円柱状に形成され、基部５１から基部５１の周面に突出する。切欠部７３内には、軸部５０の突起部５５が位置する。これにより、軸部５０の突起部５５は、切欠部７３の周方向に側壁７３１、７３２との間で移動可能となる。これにより、軸部５０は、突起部５５が切欠部７３内を移動可能な範囲で、回転角度が規制される。

例えば、駆動装置１を用いた便器２においては、開状態の便座４や便蓋５の位置を所望の位置にすることができる。例えば、便座４は、開状態（自立状態）における重心Ｇ１の位置（重心位置）が、駆動装置１の回転軸の位置よりも前方（図１中では左方）に位置する。図１では、便座４の駆動装置１の中心と重心Ｇ１を結ぶ仮想線ＩＬ２（「重心線ＩＬ２」ともいう）は、便座４の駆動装置１における水平線ＩＬ１と、水平線ＩＬ１に直交する鉛直線ＩＬ３との間に位置する。このように、駆動装置１が有する第１ウォームギアや第２ウォームギアやばね部材６０によるトルク（以下、「ディテントトルク」ともいう）により、便座４は、水平線ＩＬ１と重心線ＩＬ２とのなす角θ１（「重心角度θ１」ともいう）が９０°未満となる位置を自立する位置（「自立位置」ともいう）とすることができる。図１の例では、開状態（自立状態）における便座４は、図２中において基部６の当接面６１０に平行に位置する底面４１１が当接面６１０に対して鉛直に位置するため、便座４の開角度は９０°となる。例えば、便座４は、閉状態において底面４１１が水平線ＩＬ１に沿って位置し、開状態において底面４１１が鉛直線ＩＬ３に沿って位置するため、便座４の開角度は９０°となる。このように、重心角度と開角度とが異なってもよい。例えば、開角度が９０°でも重心角度は８８°であってもよい。また、開角度は９０°未満であってもよい。上述のように、便座４は、前傾姿勢において自立することが可能となる。

なお、図１に示す例においては、重心角度と開角度とが異なる場合を示すが、重心角度と開角度とは一致してもよい。また、便蓋５は、開状態（自立状態）における重心Ｇ２の位置（重心位置）が、駆動装置１の回転軸の位置よりも前方（図１中では左方）に位置する。これにより、便蓋５は、平面５１１を便器２の設置面に直交する軸ＩＬ１１から角度θ１１だけ閉状態側の位置で自立することが可能となる。このように、駆動装置１は、第１ウォームギアや第２ウォームギアやばね部材６０を用いることにより、便座４や便蓋５を滑らかに回動させ、便座４や便蓋５を所望の位置で自立させることができる。すなわち、駆動装置１は、従来のように自立保持機構を用いることなく、便座４や便蓋５を重心角度または開角度を９０°未満で自立させることができる。

また、上述のように、駆動装置１は、便座４や便蓋５の自立位置を自由に設定することが可能であるので、駆動装置１を用いた便器２のデザインの自由度が高まる。例えば、図１に示すように、駆動装置１を用いた便器２では、開状態（自立状態）における便蓋５の重心Ｇ２の位置を前方に位置させることができるため、開状態（自立状態）における便蓋５の平面５１１を軸ＩＬ１１に沿う位置よりも閉状態側に位置させることができる。そのため、図１に示す駆動装置１を用いた便器２では、基部６の取付部６０１における便蓋５の平面５１１との対向面６１１を、軸ＩＬ１１に沿わせることができる。一方、便蓋５の重心Ｇ２が便蓋５の駆動装置１を超えた後方（図１中では右方）の位置、すなわち便蓋５が軸ＩＬ１１を超えた位置で自立可能な場合、対向面６１１を便蓋５の回転角度に応じて軸ＩＬ１１から後方（図１中では右方）に傾斜させることとなる。そのため、便蓋５が軸ＩＬ１１を超えた位置で自立可能な場合、便器２のデザインの自由度が低下することとなる。一方、駆動装置１は、便蓋５が軸ＩＬ１１より取付部６０１とは反対側の位置で自立することが可能であるので、駆動装置１を用いた便器２のデザインの自由度が高まる。

上述したように、実施形態によれば、軸部５０側からの外力により回転方向のいずれの方向に所定の閾値（例えば１．９Ｎ・ｍ）以上のトルクが加えられた場合であっても、トルクの駆動源であるモータ１０側への伝達を抑制するクラッチ部３０により、駆動装置１は、便座４または便蓋５を回動させる両方向に対して、適切に外力による影響を抑制することにより破損を抑制できる。

また、上述したように、実施形態によれば、クラッチ部３０に第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを用いることにより、クラッチ部３０が破損することを抑制することができる。

また、実施形態によれば、クラッチ部３０が複数の第１の摩擦板３３と、複数の第２の摩擦板３４とが交互に重ねて設けられる多板式であることにより、適切にスリップトルク値を調節し、クラッチ部３０が破損することを抑制することができる。また、実施形態によれば、クラッチ部３０が複数の第１の摩擦板３３と、第１の摩擦板３３の厚みと、第２の摩擦板３４の厚みとに基づく枚数の第１の摩擦板３３と第２の摩擦板３４とを有することにより、適切にスリップトルク値を調節し、クラッチ部３０が破損することを抑制することができる。例えば、第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の厚みを薄くし、第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の枚数を増加させることにより、所定の閾値（スリップトルク値）を大きくしてもよい。また、例えば、第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の厚みを厚くし、第１の摩擦板３３や第２の摩擦板３４の枚数を減少させることにより、所定の閾値（スリップトルク値）を小さくしてもよい。

また、上述したばね部材６０の特性については、便器２の構成等に基づいて適宜設定されてもよい。例えば、ばね部材６０の特性については、駆動装置１の出力トルク、便座４や便蓋５の重さ、便座４や便蓋５の開角度や重心角度等に基づいて適宜設定されてもよい。例えば、便座４や便蓋５が閉まっていなければならない状況において、ばね部材６０のトルクが便座４や便蓋５の自重によるトルクよりも大きい場合、勝手に開いてしまう、すなわち自動的に閉状態から開状態へ便座４や便蓋５が移動する。一方、電動での閉動作時、便座４や便蓋５の自重によるトルクと駆動装置１の出力トルクとを合成したトルクよりもばね部材６０のトルクが大きい場合、閉動作ができない、すなわち開状態から閉状態へ便座４や便蓋５を移動させることができない。そのため、ばね部材６０の特性は以下のような条件（条件１〜４）を満たす。

なお、以下の条件におけるトルク等の各値を以下のように規定する。
・駆動対象（便座４または便蓋５）の自重によるトルク：Ａ（Ｎ・ｍ）
・アシストバネ（ばね部材６０）のトルク：Ｂ（Ｎ・ｍ）
・モータ（駆動装置１）の出力トルク：Ｃ（Ｎ・ｍ）
・駆動対象（便座４または便蓋５）の開角度（重心角度）：θ（°）

（条件１）θ＝０の時、Ａ＞Ｂ
（条件２）０＜θ≦９０かつ−方向（閉状態）への移動時、Ａ＋Ｃ＞Ｂ
（条件３）０＜θ≦９０かつ＋方向（開状態）への移動時、Ｂ＋Ｃ＞Ａ
（条件４）θ＞９０かつ−方向（閉状態）への移動時、Ａ＋Ｂ＜Ｃ

なお、駆動対象（便座４または便蓋５）の開角度（重心角度）が９０°を超えない場合、条件４は、ばね部材６０の特性の条件に含まれなくてもよい。また、１つの駆動装置１で便座４及び便蓋５を駆動する場合、駆動対象は便座４及び便蓋５となり、駆動対象の自重は、便座４の自重及び便蓋５の自重の合成となる。

また、上記実施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。

例えば、実施形態では、第２ウォームホイール３２から第１ギア３５に回転力を伝達し、第１ギア３５から第２ウォームホイール３２への過負荷トルク（例えば、スリップトルク値以上のトルク）の伝達を抑制するクラッチ部３０を例示した。この発明はこれらに限定されず、任意の第１の回転体から任意の第２の回転体に回転力を伝え、いずれか一方の回転体に過大なトルクが加わったときに、他方への伝達を防止する構成に広く適用可能である。例えば、プーリの回転力を他のプーリやシャフトに伝達しつつ、過大なトルクの伝達は防止するという構成に適用可能である。

１ 駆動装置
２ 便器
３ ケーシング
４ 便座
５ 便蓋
６ 基部
１０ モータ
１１ 第１ウォーム
２０ 軸変換部
２１ 第１ウォームホイール
２２ 第２ウォーム
３０ クラッチ部
３１ シャフト
３２ 第２ウォームホイール
３３ 第１の摩擦板
３４ 第２の摩擦板
３５ 第１ギア
３６ ワッシャ
３７ バネ
３８ ナット
４０ 第２ギア部
４１ 大径ギア
４２ 小径ギア
５０ 軸部
５１ 基部
５２ ギア部
５３ 出力軸
５４ 係止部
５５ 突起部
６０ ばね部材
６１ 一端部
６２ 他端部
７ 第１筐体部
７０ ボディ部
７１ 貫通孔
７２ 挿入部
７３ 切欠部

Claims (6)

1. 駆動源によって回転し、便座および便蓋の少なくとも一方を回動させる軸部と、
   前記駆動源と前記軸部との間に設けられ、前記駆動源から前記軸部へのトルクを伝達する複数のウォームギアと、
   前記便座または前記便蓋を開ける向きに前記軸部を付勢するばね部材と、
   を備え、
   前記複数のウォームギアのうち、少なくとも２つのウォームギアの回転軸の方向が異なる駆動装置。
2. 前記軸部の回転軸は、前記駆動源の回転軸に沿う請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記複数のウォームギアは、第１ウォームギアと第２ウォームギアとを含み、前記第１ウォームギアと前記第２ウォームギアの回転軸の方向は９０度異なる請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第１ウォームギアは、前記駆動源に取り付けられ前記駆動源の回転軸を中心に回転する第１ウォームと、前記第１ウォームと噛み合う第１ウォームホイールとを有し、
   前記第２ウォームギアは、前記第１ウォームホイールと軸を揃えて回転する第２ウォームと、前記第２ウォームと噛み合う第２ウォームホイールとを有する請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記第２ウォームホイールと軸を揃えて回転する第１ギアと、
   前記第１ギアと噛み合い前記第１ギアの回転軸に沿う軸を中心に回転し、前記軸部に前記駆動源からのトルクを伝達する第２ギアと、
   をさらに備える請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記第２ギアは、前記第１ギアと噛み合う大径ギアと、前記大径ギアよりも小径に形成され、前記大径ギアと軸を揃えて回転する小径ギアとを有し、前記小径ギアが前記軸部に設けられたギア機構と噛み合う請求項５に記載の駆動装置。

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