(57)【要約】【課題】１つのモータで便蓋及び便座の開閉を行わせると共に、便座あるいは便蓋の開閉動作中に外部から加わった負荷ができるだけ駆動モータに加わらないようにした便座及び便蓋の自動開閉装置を提供する。【解決手段】１つの駆動モータ（図示せず）、便座開閉軸３１、便蓋開閉軸２１、駆動モータの駆動力を便座開閉軸３１及び便蓋開閉軸２１に順次伝達する伝達歯車１２を備え、当該伝達歯車１２により便蓋開閉軸２１を駆動する従動歯車２２と便座開閉軸３１を駆動する従動歯車３３を同一回転軸上に配置する。【選択図】　　　　図４
2004081444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの駆動モータと、便座開閉軸と、便蓋開閉軸と、前記駆動モータの駆動力を前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に順次伝達する中間伝達軸を備えたことを特徴とする便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項２】
前記中間伝達軸に、当該中間伝達軸を軸方向に移動させる送りねじ機構と、前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達する伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を同一回転軸上に備えたことを特徴とする請求項１に記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項３】
前記伝達歯車及び前記従動歯車はかさ歯車であって、前記便蓋開閉軸を駆動する伝達歯車と前記便座開閉軸を駆動する伝達歯車を備えると共に、前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車及び前記便座開閉軸を駆動する従動歯車にそれぞれクラッチ機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項４】
前記送りねじ機構は、多条ねじからなることを特徴とする請求項２又は３の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項５】
前記中間伝達軸に、ガイド溝と、前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達するはすば歯車からなる伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動するはすば歯車からなる従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動するはすば歯車からなる従動歯車を同一回転軸上に備えたことを特徴とする請求項１に記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項６】
前記中間伝達軸上の伝達歯車が便蓋閉方向に移動した際に、当該伝達歯車が前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、当該従動歯車よりも前記中間伝達軸上の便蓋閉方向側に設けたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項７】
前記中間伝達軸上の伝達歯車が便座開方向に移動した際に、当該伝達歯車が前記便座開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、当該従動歯車より前記中間伝達軸上の便座開方向側に設けたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項８】
前記中間伝達軸上の伝達歯車が移動した際に、当該伝達歯車が前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車及び前記便座開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記便座開閉軸を駆動する従動歯車との間に設けたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項９】
前記便蓋開閉軸及び／又は前記便座開閉軸にトルクリミッタを備えたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１０】
前記便蓋開閉軸上の従動歯車が便座閉便蓋開状態から便蓋開方向において前記伝達歯車が空転状態となる欠歯歯車及び／又は前記便座開閉軸上の従動歯車が便座開状態から便座開方向において空転状態となる欠歯歯車であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１１】
変形歯車により、前記駆動モータからの回転速度を減速させて前記中間伝達軸に前記モータの駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１２】
前記便蓋及び／又は前記便座の開閉を補助する付勢バネを備えたことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１３】
前記中間伝達軸の少なくと便蓋閉方向移動により、前記便蓋を閉状態にロックするロック機構を備えたことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１４】
前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を、前記便蓋開閉軸と軸心を同じくする補助軸上に備えたことを特徴とする請求項２〜１３の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１５】
前記便蓋開閉軸と前記便座開閉軸が同軸状であることを特徴とする請求項２〜１３の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１６】
前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸にリミットスイッチを備えると共に便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、自動開閉動作中に外部から加わった負荷によって便座、便蓋の回動位置がずれた場合において、初期状態の位置を検知して初期状態に復帰させる制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１７】
便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、外部から加わった負荷によって便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、最も近い便座便蓋開閉状態まで前記伝達歯車を移動させる制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１８】
便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、外部から加わった負荷によって便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、前記伝達歯車を順送りさせる制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜１５に記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項１９】
前記便座又は便蓋の回転角度が９０〜１２０°の間で、制御が行われることを特徴とする請求項１６〜１８の何れかに記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【請求項２０】
前記駆動モータは、超音波モータであることを特徴とする請求項１〜１９に記載の便座及び便蓋の自動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、便座及び便蓋の自動開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便座及び便蓋をモータで開閉する自動開閉装置として、例えば特開平７−１１１９５９号公報に開示されたものがある。この装置は、モータの駆動力を便座の開閉軸と便蓋の開閉軸とに選択的に伝達するギア装置を備え、人体検知センサが人体の接近を検知すれば便蓋及び便座を開く。この装置は、便座の開閉軸の先端及び便蓋の開閉軸の先端に、同一ピッチ、同一モジュールの便座用欠歯歯車、便蓋用欠歯歯車を備え、両欠歯歯車の対向面に備えられた係止爪と、当該係止爪と嵌合する円弧状との係止溝とにより、便蓋及び便座の回動を制御する。
【０００３】
また、特開平１１−９９０９２号公報に開示された装置は、モータの駆動力を便座の開閉軸と便蓋の開閉軸に切り替えて伝達する切替手段を備える。この切替手段はカムから構成され、便蓋及び便座の回転位置に応じて駆動力を伝える開閉軸を切り替える。
【０００４】
これらの自動開閉装置では、１つのモータによって便座の開閉軸及び便蓋の開閉軸が駆動されるため、装置の小型化が図られ、また部品点数の削減によりコストが低減化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの自動開閉装置では、便座の開閉軸又は便蓋の開閉軸と駆動モータの駆動軸が必ず噛み合わさっており、便座及び便蓋の開閉動作中に外部から負荷が掛った場合には、駆動モータに余計な負荷が掛かることになり、場合によっては故障の原因ともなる。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、１つのモータで便蓋及び便座の開閉を行わせると共に、便座あるいは便蓋の開閉動作中に外部から加わった負荷ができるだけ駆動モータに加わらないようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の便座及び便蓋の自動開閉装置は、１つの駆動モータと、便座開閉軸と、便蓋開閉軸と、前記駆動モータの駆動力を前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に順次伝達する中間伝達軸を備えたことを特徴としている。
【０００８】
例えば、前記中間伝達軸に、当該中間伝達軸を軸心方向に移動させる送りねじ機構と、前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達する伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を同一回転軸心上に備えればよい。
【０００９】
この場合、前記伝達歯車及び前記従動歯車をかさ歯車とし、前記便蓋開閉軸を駆動する伝達歯車と前記便座開閉軸を駆動する伝達歯車を備えると共に、前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車及び前記便座開閉軸を駆動する従動歯車にそれぞれクラッチ機構を備えることにしてもよい。
【００１０】
これらの自動開閉装置の送りねじ機構には、多条ねじを用いるのが好ましい。
【００１１】
また、例えば、前記中間伝達軸に、ガイド溝と、前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達するはすば歯車からなる伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動するはすば歯車からなる従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動するはすば歯車からなる従動歯車を同一回転軸上に備えてもよい。
【００１２】
これらの自動開閉装置では、前記中間伝達軸上の伝達歯車が便蓋閉方向に移動した際に、当該伝達歯車が前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、当該従動歯車よりも前記中間伝達軸上の便蓋閉方向側に設けるのが好ましい。
【００１３】
また、前記中間伝達軸上の伝達歯車が便座開方向に移動した際に、当該伝達歯車が前記便座開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、当該従動歯車よりも前記中間伝達軸上の便座開方向側に設けるのが好ましい。
【００１４】
さらに、前記中間伝達軸上の伝達歯車が移動した際に、当該伝達歯車が前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車及び前記便座開閉軸を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を、前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記便座開閉軸を駆動する従動歯車との間に設けるのがより望ましい。
【００１５】
また、これらの自動開閉装置では、前記便蓋開閉軸及び／又は前記便座開閉軸にトルクリミッタを備えたり、前記便蓋開閉軸上の従動歯車を便座閉便蓋開状態から便蓋開方向において前記伝達歯車が空転状態となる欠歯歯車とし、あるいは前記便座開閉軸上の従動歯車が便座開状態から便座開方向において空転状態となる欠歯歯車とするのが好都合である。
【００１６】
さらに、変形歯車により、前記駆動モータからの回転速度を減速させて前記中間伝達軸に前記駆動モータの駆動力を伝達するようにするのが好ましい。
【００１７】
また、前記便蓋及び／又は前記便座の開閉を補助する付勢バネを備えてもよい。
【００１８】
また、前記中間伝達軸の少なくとも便蓋閉方向移動により、前記便蓋を閉状態にロックするロック機構を備えるのが好ましい。
【００１９】
これらの自動開閉装置では、前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を、前記便蓋開閉軸と軸心を同じくする補助軸上に備えてもよく、また、便蓋開閉軸と前記便座開閉軸を同軸状に構成することができる。
【００２０】
さらに、前記便座開閉軸及び／又は前記便蓋開閉軸にリミットスイッチを備えると共に便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、自動開閉動作中に外部から加わった負荷によって便座、便蓋の回動位置がずれた場合において、初期状態の位置を検知して初期状態に復帰させる制御部を備えることもできる。
【００２１】
また、便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、外部から加わった負荷によって便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、最も近い便座便蓋開閉状態まで前記伝達歯車を移動させる制御部や、外部から加わった負荷によって便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、前記伝達歯車を順送りさせる制御部を備えることもできる。
【００２２】
これらの制御は便座又は便蓋の回転角度が９０〜１２０°の間で行うのがよい。
【００２３】
また、本発明においては、駆動モータとして超音波モータを用いるのが特に望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、各図を参照しながら本発明について詳細に説明する。図１は本発明の便座及び便蓋の自動開閉装置を設置した状態を示す説明図、図２は当該自動開閉装置による便座及び便蓋の開閉動作を示す図、図３は当該自動開閉装置のブロック図、図４は当該自動開閉装置の一実施形態を示す概略構成図、図５は当該自動開閉装置の動作説明図である。
【００２５】
自動開閉装置は、装着ユニット３内に設置され、便座２及び便蓋１と共に便座装置として提供され、便器本体４に取り付けられる。自動開閉装置は、便座２及び便蓋１が閉じられた状態（図２（ａ））から、便蓋１のみが開かれた状態（図２（ｂ））を経て、便座２及び便蓋１共に開かれた状態（図２（ｃ））にする。また、その逆の動作を行い、便座２及び便蓋１共に開かれた状態（図２（ｃ））から両者共に閉じられた状態（図２（ａ））に戻すだけでなく、必要に応じて、便蓋１だけが開かれた状態（図２（ｂ））から便座２を開いたり（図２（ｃ））、便蓋１を閉じる（図２（ａ））。この動作は、装着ユニット３やリモートコントロール装置に備えられた押しボタンスイッチや人体検知センサなどの入力手段５からの入力信号によって開始される。信号処理部６は入力信号を処理し、制御部７は信号処理部６からの制御信号に従って駆動機構８を動かす。これにより、便蓋１及び便座２の開閉動作が行われる。
【００２６】
自動開閉装置は、便蓋１の開閉を行う便蓋開閉軸２１と、便座２の開閉を行う便座開閉軸３１と、駆動モータ（図示せず）からの駆動力を便蓋開閉軸２１及び便座開閉軸３１に伝達する中間伝達軸１１並びに駆動モータからの駆動力を中間伝達軸１１に伝える減速ユニット８ａ〜８ｅを備え、これらの構成部品から駆動機構８が構成される。中間伝達軸１１の減速ユニット８ａ側軸端には比較的大口径である中間歯車１５が備えられ、中間伝達軸１１の中程には、便蓋開閉軸２１を駆動する従動歯車２２と便座開閉軸３１を駆動する従動歯車３３とそれぞれ噛み合う伝達歯車１２が１つ備えられている。また、中間伝達軸１１は、伝達歯車１２から中間歯車１５と反対側において雄ねじとなっている。この中間伝達軸１１は、２つの軸受１３，１４によって装着ユニット３内に支持される。一方の軸受１３の軸穴は雌ねじとなっており、この雌ねじと中間伝達軸１１の雄ねじとで送りねじ機構が構成されている。なお、残る軸受１４はガイドブッシュ付きの軸受である。この送りねじ機構によって、中間伝達軸１１は軸方向にスライド移動する。スライド距離は、少なくとも上記２つの従動歯車２２，３３と噛み合える長さである。また、スライド中、中間歯車１５が減速ユニット８ａの駆動軸８ｃに備えられた駆動歯車８ｄと十分噛み合うよう、中間歯車１５は十分な歯長を有している。また、送りねじ機構には多条ねじを用いるのがよい。多条ねじを用いれば、少ない回転数で伝達歯車１２が軸方向に移動し、負荷に耐えられるだけの噛み合う歯幅を確保できる。
【００２７】
便蓋開閉軸２１は、装着ユニット３の保持穴（図示せず）とガイドブッシュ付き軸受２３によって回動可能に装着ユニット３内に支持される。なお、便蓋開閉軸２１は、中間伝達軸１１と平行に配置されるが、中間伝達軸１１と異なり軸方向には移動できない。また、便蓋開閉軸２１の軸端部には伝達歯車１２と噛み合う従動歯車２２が備えられている。
【００２８】
便座開閉軸３１も、中間伝達軸１１と平行に配置されているが、当該実施形態においては便座開閉軸３１を駆動する従動歯車３３は補助軸３２に備えられている。補助軸３２は、便蓋開閉軸２１と軸心を同じくし、ガイドブッシュ付き軸受３４により装着ユニット３内に配置されている。従動歯車３３を介して補助軸３２に伝達された駆動力は、２つの軸３１，３２にあるプーリ３５，３６間に橋渡しされた伝達ベルト３７によって、便座開閉軸３１に伝達される。また、補助軸３２も、軸方向には移動できない。
【００２９】
図４は、便蓋１及び便座２が閉じられた状態を示しており（図２（ａ）参照）、装着ユニット３の外側に近い方から伝達歯車１２、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２、補助軸３２の従動歯車３３の順で位置している。このとき、伝達歯車１２は、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２とその一部が噛み合っていてもよく、後述するように全く噛み合っていなくても差し支えない。駆動モータの駆動によって伝達歯車１２が軸方向に移動すると、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２及び便座開閉軸３１の従動歯車３３と順次噛み合い、便蓋開閉軸２１及び便座開閉軸３１をそれぞれ独自に回動させる。すなわち、開動作ではまず便蓋１が開かれた後便座２が開かれ、閉動作ではまず便座２が閉じられ、その後便蓋１が閉じられる。
【００３０】
次に、図５に基づいて便蓋１、便座２の開閉動作について説明する。入力手段５から入力信号が入力されると、制御部７は駆動モータを駆動する。駆動モータの駆動力は、モータの回転軸８ｂから複数の歯車を備えた減速ユニット８ａを介して、駆動プーリ８ｅから駆動軸８ｃを介して駆動歯車８ｄへと伝えられる。なお、駆動モータは回転軸８ｂを備え駆動歯車８ｄを回転させることができれば如何なるものでも差し支えないが、本発明においては超音波モータを用いるのが望ましい。これにより減速ユニット８ａにおける減速歯車数が少なくなり、静かな駆動音にすることができる。
【００３１】
こうして駆動モータの起動により中間歯車１５が回転すると、便蓋開閉軸２１を回転させながら、送りねじ機構により中間伝達軸１１が軸方向を装着ユニット３の内側方向に移動する（図５（ａ））。この便蓋開閉軸２１の回転によりまず従動歯車２２が駆動して便蓋１が開かれ、伝達歯車１２が２つの従動歯車２２，３３の間に移動すると、便蓋１が完全に開かれた状態となる（図２（ｂ）参照）。引き続いて駆動歯車８ｄが回転すればさらに中間伝達軸１１が装着ユニット３の内側方向に移動して、次に補助軸３２の従動歯車３３と噛み合い、補助軸３２が回転する。この補助軸３２の回動により便座開閉軸３１が回動して、便座２が開かれる。伝達歯車１２が図５（ｂ）の位置までくると便座２が完全に開かれた状態となる（図２（ｃ）参照）。こうして、便蓋１及び便座２が開かれると、タイマーによる動作完了や便座２の開き（回動）を検知する便座センサによる検知信号、あるいは駆動モータの過負荷信号等によって制御部７は駆動モータを停止させる。
【００３２】
次に、便蓋１及び便座２が開かれた状態から便座２及び便蓋１を閉じる場合には、この動作と逆の動作が行われる。すなわち、入力手段５から入力信号が発せられると信号制御部６は信号処理をし、制御部７は駆動モータを逆回転させる。駆動モータの逆回転により、まず便座２が閉じられ、その後便蓋１が閉じられる。こうして、便蓋１及び便座２が閉じられると、タイマーによる動作完了や便蓋１の開き（回動）を検知する便蓋センサによる検知信号、あるいは駆動モータの過負荷信号等によって制御部７は駆動モータを停止させる。このように、当該自動開閉装置においても、１つの駆動モータによって便蓋１及び便座２の開閉動作が行われる。
【００３３】
この自動開閉装置においては、伝達歯車１２や従動歯車２２，３３には一般的には平歯車が使用されるが、伝達歯車１２のスライドによる従動歯車２２，３３との噛み合いを考慮すると、図６（ｂ）に示すような変形歯車を用いるのが好ましい。この変形歯車は、平歯車の歯の側面をテーパ状に加工したものであって、歯車側面からの噛み合わせが行われやすくなっている。図では従動歯車に変形歯車を用いた場合を示しているが、伝達歯車１２にも変形歯車を用いてもよいのはもちろんである。
【００３４】
次に図７の自動開閉装置について説明する。この自動開閉装置は、便蓋１のロック機構を備えている。このロック機構は、便蓋１を閉じた状態で固定しておくものである。これにより、便座装置運搬時等に便蓋１の固定を行い、さらに、便器内の匂いが除去されるまで便蓋１が開かれるのを防止できる。このロック機構は、例えば図示するように、便蓋１の回転基部に形成されたきり欠き１ａ又は凹部と、当該きり欠き１ａ又は凹部に嵌合するロックピン１６とにより構成される。ロックピン１６は、中間伝達軸１１の中間歯車１５反対側軸端に備えられ、嵌合を容易かつ確実にするためテーパ状に形成されている。ロック機構は、図７（ａ）に示す如く、便蓋１が開状態ではロックピン１６の先端はきり欠き１ａから離れたところに位置しており、便蓋１が回動される。また、便蓋１が完全に閉じられた状態では、図７（ｂ）に示す如く、中間伝達軸１１のスライドによりロックピン１６はきり欠き１ａに嵌合し、便蓋１の回動が妨げられる。尚、このロック機構は、便蓋１を開いた状態又は開閉同時に固定するようにしても良いものである。
【００３５】
図８はさらに別な実施形態である自動開閉装置における動作説明図である。この自動開閉装置では、伝達歯車１２と便蓋開閉軸２１上の従動歯車２２及び補助軸３２上の従動歯車３３と噛み合わない歯車非接触領域イが３箇所に形成されている。すなわち、図８（ａ）に示す如く、伝達歯車１２が便蓋閉方向に移動して便蓋１及び便座２が閉じられた状態では、伝達歯車１２は最も外側の歯車非接触領域イに位置し、便蓋開閉軸２１上の従動歯車２２と噛み合わない。また、便蓋開方向に伝達歯車１２が移動し、便蓋１が開き便座２が閉じた状態では、図８（ｂ）に示す如く、伝達歯車１２は便蓋開閉軸２１上の従動歯車２２と補助軸３２上の従動歯車３３との間の歯車非接触領域イに位置し、２つの従動歯車２２，３３とも噛み合わない。さらに、伝達歯車１２が便座開方向に移動して便蓋１及び便座２が開かれた状態では、伝達歯車１２は最も内側の歯車非接触領域イに位置し、補助軸３２上の従動歯車３３と噛み合わない。
【００３６】
このように便蓋１及び便座２が閉じられた状態、便蓋１のみが開かれた状態、便蓋１及び便座２が開かれた状態のいずれの状態においても、伝達歯車１２と従動歯車２２，３３とが噛み合わない領域（歯車非接触領域イ）が形成されている。従って、これらの状態にあるとき、不自然な力、例えば使用者が便蓋１あるいは便座２を回動させた場合には、従動歯車２２，３３は空転し、中間伝達軸１１や駆動モータに余計な負荷が掛かるのを避けることができる。また、２つの従動歯車２２，３３の間にも歯車非接触領域イが形成されているので、開閉動作時には２つの従動歯車２２，３３のうちいずれか一方にしか負荷が掛らず、駆動トルクを小さくでき、各歯車１２，２２，３３や中間歯車１５などを小さくできる。
【００３７】
また、図９に示す自動開閉装置では、便蓋開閉軸２１及び便座開閉軸３１にはそれぞれトルクリミッタ４０が備えられている。例えば図１０に示すトルクリミッタ４０は、２分割された一方の開閉軸２１（３１）に軸方向に突設された凸部４１と、残る開閉軸２１（３１）に形成された前記凸部４１が嵌合する凹部４２とから構成され、凹部４２の内周面に形成された凹所４３内に納められたリミット用バネ４４によって金属製のボール４５が外周方向に付勢されている。そしてリミット用バネ４４とボール４５が当該分割位置において開閉軸２１（３１）の回動をオンオフする。すなわち、開閉軸２３（３１）のトルクが小さい場合には、図１０（ａ）に示すように、外周方向に付勢されたボール４５が凹部４１内周面に形成された窪み４６に填まり、駆動伝達状態となる。また、開閉軸のトルクが大きくなると、図１０（ｂ）に示すように、ボール４５がリミット用バネ４４の付勢力に打ち勝って窪み４６から凹所４３方向に押し戻され、駆動非伝達状態となる。こうして、便蓋１若しくは便座２が使用者によって回動され、便蓋開閉軸２１若しくは便座開閉軸３１に大きなトルクが加わるとトルクリミッタ４０が働き、中間伝達軸１１や駆動モータに余計な負荷が掛かるのを避けることができる。この場合、開閉軸トルクが最大２０〜３０ｋｇｆ・ｃｍでトルクリミッタ４０が作動するように設計するのがよい。
【００３８】
さらに、図１１に示すように従動歯車２２に欠歯歯車を用いて、中間伝達軸１１や駆動モータに余計な負荷が掛かるのを回避することもできる。すなわち、図１１では、便蓋開閉軸２１上の従動歯車２２に、便座閉便蓋開状態からさらに便蓋開方向に負荷が掛かった場合において前記伝達歯車１２が空転状態となる欠歯歯車が用いられている。この例では、便蓋閉状態から便蓋開状態に中間伝達軸１１が移動する際には、伝達歯車１２と従動歯車２２が噛み合い便蓋１が開かれる（図１１（ａ）→図１１（ｂ））。しかし、この状態から便蓋１が開く方向に負荷が掛った場合には従動歯車２２が空転し、中間伝達軸１１へ余計な負荷が掛かるのを防止できる（図１１（ｂ）→図１１（ｃ）参照）。また、図示はしないが、便座開閉軸３１上の従動歯車３３にも欠歯歯車を用い、便座閉状態から便座開状態に中間伝達軸１１が移動する際には、伝達歯車１２と従動歯車３３が噛み合うようにし、さらに便座開状態から便座開方向に負荷が掛った場合に伝達歯車１２が空転するようにしてもよい。こうすれば、図９に示すようなトルクリミッタ４０を用いることなく、駆動モータ等への余計な負荷が掛かるのを防止でき、簡単な機構にできる。また、伝達歯車１２と従動歯車２２、３３との位置関係を厳密に考慮する必要がなく、駆動調整も容易になる。
【００３９】
図１２はさらに別な実施形態である自動開閉装置の概略構成図である。この自動開閉装置では、伝達歯車１２及び駆動歯車８ｄに、例えばロエメル歯車やスクロール歯車などの変形歯車が用いられている。図１２では、ロエメル歯車が用いられており、駆動軸８ｃはスプライン軸から構成される。また、駆動軸８ｃには中間歯車１５を便蓋開方向へ付勢する付勢バネ８ｆが備えられている。このような変形歯車を用いることにより、より小さな駆動力で中間伝達軸１１を移動させることができる。また、便蓋１及び便座２の開動作、閉動作が完了する際の開閉速度が減速される。こうして開閉完了時の衝撃荷重を小さくすることができる。
【００４０】
さらに当該自動開閉装置では、便蓋開閉軸２１に便蓋１の開閉を補助する付勢バネ２４を備えると共に、補助軸３２に便座２の開閉を補助する付勢バネ３８を備えている。便蓋開閉軸２１の付勢バネ２４は、軸受２３と従動歯車２２の間に備えられ、従動歯車２２が便蓋１及び便座２が開方向になると、付勢バネ２４の回転圧縮が開放される。その結果、補助軸３２の駆動トルクが軽減される。
【００４１】
図１３はさらに別な実施形態である自動開閉装置の概略構成図である。この自動開閉装置においては、伝達歯車１２及び従動歯車２２，３３にかさ歯車が用いられている。伝達歯車１２は２つ備えられ、一方の伝達歯車１２は、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２と噛み合い、残る一方の伝達歯車１２は補助軸３２の従動歯車３３と噛み合う。伝達歯車１２及び従動歯車２２，３３は、便蓋開方向への移動方向に向けて径が小さくなるように取り付けられている。
【００４２】
また、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２にはクラッチ機構２５が備えられ、補助軸３２の従動歯車３３にもクラッチ機構３９が備えられている。各クラッチ機構２５，３９は、例えばスプライン溝と付勢バネとから構成される。従動歯車２２，３３は付勢バネによってスプライン部方向に付勢され、従動歯車２２，３３がスプライン部から非スプライン軸へ移動することにより従動歯車２２，３３が空転するようになっている。
【００４３】
中間伝達軸１１が便蓋開方向に移動すれば、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２と伝達歯車１２と噛み合い、便蓋開閉軸２１が駆動される。さらに、中間伝達軸１１がさらに便座開方向に移動すれば、補助軸３２の従動歯車３３と伝達歯車１２と噛み合い、補助軸３２が駆動される。
【００４４】
しかして、この場合において、図１４（ａ）に示すように、便蓋１が完全に開かれた場合には、便蓋開閉軸２１のクラッチ機構２５が働き、便蓋開閉軸２１は空転し、中間伝達軸１１には余計な負荷が掛からない。さらに中間伝達軸１１が移動すると、同図（ｂ）に示す如くように、補助軸３２の従動歯車３３と伝達歯車１２とが噛み合い、補助軸３２が駆動され、便座２が開かれる。その後便座２が開く方に力が加わっても、補助軸３２のクラッチ機構３９により、補助軸３２は空転し、中間伝達軸１１や駆動モータに余計な負荷が掛かるのが防止されるだけでなく、従動歯車２２，３３や伝達歯車１２に加わる負荷が軽減される。
【００４５】
図１５はさらに別な実施形態である自動開閉装置の概略構成図である。この自動開閉装置では、ねじ送り機構の替わりにスプライン軸とはすば歯車を用い、中間伝達軸１１を軸方向に移動させるものである。すなわち、中間伝達軸１１にはスプライン軸が用いられ、伝達歯車１２及び従動歯車２２，３３にははすば歯車が用いられている。また、伝達歯車１２の両側には軸方向に板バネ１７が備えられ、中間伝達軸１１のトルクが一定値、概ね２０〜３０ｋｇｆ・ｃｍ以上になった場合に、はすば歯車が便蓋便座開方向若しくは便座便蓋閉方向に移動するようになっている。図１５では、便蓋１及び便座２共に閉の状態を示しているが、中間伝達軸１１に駆動モータからの駆動力が伝わり一定値以上のトルクが加わると、伝達歯車１２が移動しだし、便蓋開閉軸２１の従動歯車２２と噛み合うようになり、便蓋１が開かれる。便蓋１が開かれた後、さらに伝達歯車１２が移動すると、従動歯車２２と噛み合いが外れ、その後補助軸３２の従動歯車３３と噛み合うようになり便座２が開かれる。こうして、中間伝達軸１１の伝達歯車１２が便蓋開閉軸２１の従動歯車２２と補助軸３２の従動歯車３３と順次噛み合い、便蓋１及び便座２が順次開かれる。便座２及び便蓋１が閉じる場合には、この逆の動作が行われる。この自動開閉装置でも１つの駆動モータによって便蓋１及び便座２の開閉を行わせることができ、ねじ送り機構を用いる場合に比べて部品点数が少なくて済む利点がある。
【００４６】
もちろん、図１３に示したようにかさ歯車を用いて構成した場合や図１５に示したようにスプライン軸とはすば歯車を用いて構成した場合においても、便蓋開閉軸２１、便座開閉軸３１にトルクリミッタ４０を構成したり、中間伝達軸１１上に歯車非接触領域イを設けることができるのは言うまでもない。
【００４７】
図１６は本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置の概略構成図である。この自動開閉装置は、補助軸３２を用いずに構成したものであり、便蓋開閉軸２１と便座開閉軸３１を同軸状に配置したものである。すなわち、便蓋開閉軸２１の軸内に、それよりも軸の長い便座開閉軸３１を備えたものであって、便蓋開閉軸２１からはみ出た便座開閉軸３１部分に、便座開閉用の従動歯車３３を備えたものである。このように便蓋開閉軸２１及び便座開閉軸３１を同軸状に配置することもできる。同軸状に配置することにより、より小さなスペースで開閉機構を構成でき、より一層の小型化を図ることができる。また、補助軸３２が不要になり、駆動機構８の構成を簡単にできる。
【００４８】
図１７は本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置のブロック図である。この装置においては、便蓋１及び便座２の位置角度を検知する角度検知センサ９が、例えば便蓋開閉軸２１や便座開閉軸３１に備えられている。また、駆動モータにはモータへの過電流を検知する過電流検知センサ１０が備えられている。
【００４９】
自動開閉動作中に、手動にて便蓋１や便座２の開閉動作が行われた場合には、駆動モータやトルクリミッタ４０に過負荷が掛かり、過電流検知センサ１０あるいはトルクリミットが動作し、信号制御部７にセンサ信号が伝えられる。また、角度検知センサ９は便蓋１や便座２位置に急な変化を検知して、信号制御部７にセンサ信号が伝えられる。信号制御部７はこれらのセンサ信号を検知すると、制御部７に制御信号を送出し、動作を停止させる。そして、制御部７は例えば、駆動モータを逆回転させ、開閉動作開始時点（負荷が加えられた位置）まで便蓋位置及び便座位置を戻す。この結果、駆動モータに掛った過剰の負荷は短時間で解消され、駆動モータへの負荷が軽減される。また、半自動動作によりスイッチ操作を行うことなく、便座及び便蓋の開閉動作を行わせることができる。
【００５０】
特に、トルクリミッタ４０を便蓋開閉軸２１、便座開閉軸３１に備えた場合や欠歯歯車を備えた場合には、便座２や便蓋１が無負荷状態で停止して、動作開始時点に戻ることになる。これにより、１つの駆動モータで便蓋１及び便座２の復帰動作も行え、復帰動作に必要とされる特別な駆動力も不要で、駆動モータや歯車を小さなものにできる。
【００５１】
また、角度検知センサ９によって便蓋１及び便座２の位置が検知されている。従って、信号処理部６から制御部７に対して、便蓋閉便座閉状態、便蓋開便座閉状態、便蓋開便座開状態のうちいずれか最も近い状態に駆動するよう制御信号を送出するようにしてもよい。すなわち、例えば便座開便蓋開状態に近い位置にある場合には、便座開便蓋開状態に復帰させる。また、便座閉便蓋開状態に近い場合で手動動作が加えられた場合には、便座閉便蓋開状態に復帰させる。さらに、便座閉便蓋閉状態に近い場合には、便座閉便蓋閉状態に復帰させる。これにより最短時間で自動開閉動作に移行することができる。
【００５２】
さらに、便蓋あるいは便座開状態から手動にて便座２や便蓋１が動かされた場合に、角度検知センサ９からの検知信号により、制御部７は便座２や便蓋１が動かされた方向に順送りするように駆動モータを始動させることもできる。すなわち、例えば便蓋開便座閉状態から手動にて便蓋１が閉じられようとなった場合には、制御部７は便蓋１を閉じる方向に自動開閉動作を行なう。これによれば、スイッチ操作することなく、その後の開閉動作を自動的に行わせることができる。
【００５３】
これらの復帰動作は、便蓋１及び便座２が閉状態から９０〜１２０°開かれた状態で行わせるのがよい。通常便蓋１や便座２は１２０°程度しか開かれないものであり、９０°未満の開状態であれば、自重により便蓋１及び便座２が閉じられる方向に回動し、手動により外部から負荷が加えられることがないからである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の便座及び便蓋の自動開閉装置は、１つの駆動モータと、便座開閉軸と、便蓋開閉軸と、前記駆動モータの駆動力を前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に順次伝達する中間伝達軸を備えているので、１つの駆動モータで便座及び便蓋の開閉を行わせることができる。また、便座開閉軸と便蓋開閉軸のいずれか一方しか駆動力が伝達されない。従って、人手により便座や便蓋が開閉され負荷が加えられたとしても、駆動モータに余計な負荷が掛かるのを軽減できる。
【００５５】
例えば、前記中間伝達軸に、当該中間伝達軸を軸心方向に移動させる送りねじ機構と、前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達する伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を同一回転軸心上に備えればよい。
【００５６】
この場合、前記伝達歯車及び前記従動歯車をかさ歯車とし、前記便蓋開閉軸を駆動する伝達歯車と前記便座開閉軸を駆動する伝達歯車を備えると共に、前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車及び前記便座開閉軸を駆動する従動歯車にそれぞれクラッチ機構を備えることにすれば、中間伝達軸や駆動モータに余計な負荷が掛かるのが防止されるだけでなく、従動歯車や伝達歯車に加わる負荷も軽減される。
【００５７】
これらの自動開閉装置の送りねじ機構に、多条ねじを用いることにすれば、少ない回転数で大きな移動幅を得ることができ、負荷に耐えうる歯幅を確保することができる。
【００５８】
また、前記中間伝達軸に、ガイド溝と、前記中間伝達軸を軸心方向に移動させると共に前記前記便座開閉軸及び前記便蓋開閉軸に駆動モータの駆動力を伝達するはすば歯車からなる伝達歯車を備えると共に、前記伝達歯車により前記便蓋開閉軸を駆動する従動歯車と前記伝達歯車により前記便座開閉軸を駆動する従動歯車を同一回転軸上に備えることにすれば、ねじ送り機構を設けることなく中間伝達軸を移動させることができ、簡単な構成にすることができる。
【００５９】
さらに、伝達歯車が便蓋を駆動する従動歯車と噛み合わない歯車非接触領域を設けることにより、伝達歯車が空転する領域が確保され、人手により行われた開閉動作による負荷が中間伝達軸に掛かるのを防止できる。また、手動による開閉動作により、駆動モータに負荷を掛けることなく、駆動モータをオンして開閉動作を開始させることができる。
【００６０】
また、便蓋開閉軸及び／又は便座開閉軸にトルクリミッタを備えることによっても、手動動作により、駆動モータに負荷を掛けることなく、開閉動作を開始させることができる。
【００６１】
また、便蓋開閉軸上の従動歯車を便座閉便蓋開状態から便蓋開方向において伝達歯車が空転状態となる欠歯歯車とし、便座開閉軸上の従動歯車が便座開状態から便座開方向において空転状態となる欠歯歯車とすれば、人手による負荷により従動歯車が空転し、加えられた余計な負荷が駆動モータ等に加わるのを防ぐことができる。
【００６２】
さらに、変形歯車により、駆動モータからの回転速度を減速させて中間伝達軸に駆動モータの駆動力を伝達するようにすれば、開動作、閉動作完了時の開閉速度が減速され、便蓋便座に生じる衝撃が少なくなる。
【００６３】
また、便蓋及び／又は便座の開閉を補助する付勢バネを備えることにより、開閉に必要な駆動トルクを軽減できる。
【００６４】
また、中間伝達軸の便蓋閉方向移動により、便蓋を閉状態にロックするロック機構を備えることにより、安全な梱包輸送が行え、また、例えば匂いが消失するまで便蓋が開かないように制御することもできる。
【００６５】
また、便座開閉軸を駆動する従動歯車を便蓋開閉軸の軸心を同じくする補助軸上に備えれば、伝達歯車と従動歯車の位置合わせが容易にでき、便蓋開閉軸と便座開閉軸を同軸状に構成すれば、部品点数を少なくできる。
【００６６】
さらに、便座開閉軸及び／又は便蓋開閉軸にリミットスイッチを備えると共に便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、自動開閉動作中に外部から加わった負荷によって便座、便蓋の回動位置がずれた場合において、初期状態の位置を検知して初期状態に復帰させる制御部を備えることにより、人手によって便座便蓋の開閉動作が行われた場合には、駆動モータに掛った過剰の負荷を短時間で解消でき、駆動モータへの負荷を軽減できる。また、半自動動作によりスイッチ操作を行うことなく、便座及び便蓋の開閉動作を行わせることができる。
【００６７】
また、便座及び便蓋の回転角度検知センサを備え、便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、最も近い便座便蓋開閉状態まで伝達歯車を移動させる制御部や、便座及び便蓋の回動位置がずれた場合に、前記伝達歯車を順送りさせる制御部を備えることによっても、駆動モータに掛った過剰の負荷を短時間で解消させることができ、駆動モータへの負荷を軽減できる。また、半自動動作によりスイッチ操作を行うことなく、便座及び便蓋の開閉動作を行わせることができる。特に順送りさせる制御部とした場合には、駆動力の小さなモータを用いることができ、また、使用する歯車も小さくできる。
【００６８】
また、駆動モータとして、超音波モータを用いることにより、減速歯車数を少なくできると共に駆動音の静かな自動開閉装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の便座及び便蓋の自動開閉装置を設置した状態を示す説明図である。
【図２】自動開閉装置による便座及び便蓋の開閉動作を示す図であって、（ａ）は便座及び便蓋共に閉じられた状態を示す図、（ｂ）は便蓋のみが開かれた状態を示す図、（ｃ）は便座及び便蓋共に開かれた状態を示す図である。
【図３】同上の自動開閉装置のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態である便座及び便蓋の自動開閉装置の概略構成図であって、（ａ）は正面構成図、（ｂ）は側面構成図である。
【図５】同上の自動開閉装置の動作説明図であって、（ａ）は便蓋開動作を示す図、（ｂ）は便座開動作を示す図である。
【図６】（ａ）は平歯車を用いた伝達歯車と従動歯車を示す図、（ｂ）は平歯車を用いた伝達歯車と変形された歯を有する従動歯車を示す図である。
【図７】便蓋を閉状態にロックするロック機構を備えた自動開閉装置における動作説明図であって、（ａ）は便蓋開状態を示す図、（ｂ）は便蓋閉状態を示す図である。
【図８】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における動作説明図であって、（ａ）は便蓋開状態を示す図、（ｂ）は便蓋開便座閉状態を示す図である。
【図９】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における概略的構成図である。
【図１０】同上の自動開閉装置におけるトルクリミッタの動作説明図であって、（ａ）は駆動伝達状態を、（ｂ）は駆動非伝達状態を示す図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における動作説明図であって、（ａ）は便蓋閉便座開状態を示す図、（ｂ）は便蓋開便座閉状態を示す図、（ｃ）は便蓋開便座閉状態であって便蓋に開方向の負荷が掛った状態を示す図である。
【図１２】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における概略的構成図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における概略的構成図である。
【図１４】図１３の自動開閉装置における動作説明図であって、（ａ）は便蓋開動作を示す図、（ｂ）は便座開動作を示す図である。
【図１５】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置における概略的構成図である。
【図１６】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置の概略構成図であって、（ａ）は正面構成図、（ｂ）は側面構成図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施形態である自動開閉装置のブロック図である。
【符号の説明】
１　便蓋
２　便座
８　駆動機構
８ａ〜８ｅ　減速ユニット
１１　中間伝達軸
１２　伝達歯車
１５　中間歯車
２１　便蓋開閉軸
２２　便蓋開閉軸を駆動する従動歯車
３２　補助軸
３３　便座開閉軸を駆動する従動歯車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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