JPH05137665A - モータ式上下開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】一端側を枢着された蓋状体をモータにより上下
に開閉する装置において、蓋状体を閉じる際に生じるハ
ンチング動作を解消することのできるモータ式上下開閉
装置を提供すること。 【構成】蓋状体（便座１）の閉まり方向初期（区間イ）
と終期（区間ハ）にモータ（２３）を駆動し、中間（区
間ロ）ではモータの駆動を断つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、便座や便蓋などの開閉
にも適用できるモータ式開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一端側を枢着された蓋状体をモータによ
り上下に開閉する装置が、ドア、便座、便蓋、バルブ、
ショーケース、カセットなど開閉手段に使用されている
（例えば便座、便蓋に関して特開平１−２７０８３１参
照）。これらの蓋状体の開閉には、かなり高トルクを必
要とし、かつ、必要トルクがその開閉の範囲において一
定でないとの特徴がある。

【０００３】便座開閉装置において、その開き動作には
高トルク（２５ｋｇｆｃｍ）が必要なため、大型モータ
と多段減速機構を用いて開閉動作を行なっている。この
開閉の過程は、図１に示すように便座１が１１０゜の全
開位置Ａ、９０゜の自重反転位置Ｂ、４５゜近辺におけ
る便座自重とモータトルクの釣合位置（Ｃ）、水平の全
閉位置で示される。Ｄは閉まり方向端部を示すが、実際
にはここまで閉まらない。

【０００４】大型モータと多段減速機構を用いた便座の
開閉装置では、全閉位置Ｃから全開位置Ａまでの区間中
モータで駆動され開閉される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】便座を閉じる過程で、
便座がガタガタと上下にハンチング動作をしながら、か
つ、不快な断続音を発しつつ下降していく所謂ハンチン
グ動作がみられる。

【０００６】従って、本発明の目的は、蓋状体を閉じる
際に生じるハンチング動作を解消することのできるモー
タ式上下開閉装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、蓋状体の閉まり方向初期と終期にモータを
駆動し、中間ではモータの駆動を断つこととした。

【０００８】

【作用】ハンチング領域では、モータの力を借りずに蓋
状体の自重のみで下降する。

【０００９】

【実施例】図１において、全開位置Ａから自重反転位置
Ｂまでの区間（イ）ではモータに通電してこれを駆動
し、自重反転位置Ｂから釣合位置Ｃまでの区間（ロ）は
モータ無通電とし、釣合位置Ｃから全閉位置ではモータ
に通電して駆動させる。つまり、図１でハッチングを施
した区間（イ）、区間（ハ）の領域についてモータは駆
動される。

【００１０】この制御の方法としては、区間（イ）で
０．２秒間、区間（ロ）で０．５秒間のように、時間コ
ントロールにより無通電帯を作り制御してもよいし、自
重反転位置Ｂと釣合位置Ｃに相当する便座の位置にセン
サを配置し、このセンサからの信号により切り換えるこ
ともできる。

【００１１】かかる制御を行なうことにより、ハンチン
グ動作のない、スムーズな動きで便座を下降させること
ができる。

【００１２】次に、かかる制御を行なうに好適なモータ
式上下開閉装置の例を説明する。なお、以下の説明に係
る装置は次の技術的背景をも前提とするものである。あ
る便座について、その駆動トルクを調べた。図２におい
て、便座１の開閉角度をθとすると、支点軸２にかかる
トルクは角度θに応じて変化し、例えば図３に示すよう
になった。

【００１３】図３は、Ｘ軸に角度θ、Ｙ軸にトルクをと
ったときのトルク曲線（負荷変動曲線）を示したもの
で、θ＝０のときは例えば２５ｋｇｆｃｍのトルクが必
要であるが、θ＝９０゜のときトルクは０であった。

【００１４】かかる特性を有する開閉装置について、ト
ルクカーブに合わせてモータの負荷を軽減する補助駆動
源を具備したものとして構成したのが以下に説明するモ
ータ式上下開閉装置である。

【００１５】図４はモータ式開閉装置を上から見た図、
図５は正面から見た図である。これら図において、出力
軸２０の小判型の穴２０ａには、前記図２に示した支点
軸２が嵌合されている。

【００１６】この出力軸ｒ２０は、下ケース２１に枢着
されており、該軸と一体の段部２０ｂに重ねて座金２０
ｃが設けられ、この座金２０ｃとＥリング２０ｄ間にギ
ヤＧ１と板ばね２２が介装されている。これにより、ギ
ヤＧ１は通常負荷では軸と一体的に回転するが、一定ト
ルク以上の異常な負荷がかかるときはスリップして安全
を確保する。

【００１７】ギヤＧ１にはギヤＧ２が噛みあい、ギヤＧ
２と一体のギヤＧ３にはギヤＧ４が噛みあい、ギヤＧ４
と一体のギヤＧ５にはギヤＧ６が噛みあい、このギヤＧ
６はモータ２３の軸と一体的に構成されている。

【００１８】これらのギヤの歯数はＧ６＜Ｇ５，Ｇ４＜
Ｇ３，Ｇ２＜Ｇ１の関係にあり、モータ２３からみると
減速歯車列を構成し、小出力のモータでの便座の駆動を
可能にしている。

【００１９】さらに補助駆動源として、２つのばねが用
いられている。１つは緊縮性のコイルばね２４で、この
ばねの一端は下ケース２１に植設されたピン２１ａに掛
けられ、他端は出力軸２０と一体的な第１アーム２０ｅ
の自由端部に開口部と共に形成された棒状部２０ｈに掛
けられている。

【００２０】出力軸２０を中心に第１アーム２０ｅと１
８０゜の対向位置には第２アーム２０ｆが延びており、
その自由端部に開口部と共に棒状のばね押し部２０ｇが
形成されている。

【００２１】出力軸２０の回動に応じて第１アーム２０
ｅ，第２アーム２０ｆも回動する。この回動にともなう
ばね押し部２０ｇの回動軌跡上に伸張性のコイルばね２
５が設けられている。

【００２２】このばね２５は図６にも示すようなばね箱
２６内にて、ある程度延びた状態を保持して収められて
いる。ばね箱２６は下ケース２１に固定されている。ば
ね箱２６の右端側、つまり、ばね押し部２０ｇと直接対
向する部分は、ばねの伸びを抑えるための僅かな折り返
し部２６ａを残して開放されている。これにより、ばね
２５はその右端部が露出し、回動してくるばね押し部２
０ｇによって押され得る状態にある。

【００２３】出力軸２０の途中には、該軸と一体に第３
アーム２０ｍが設けられており、その自由端部には磁石
Ｍｇが取付けられている。この磁石Ｍｇは出力軸２０の
回動と共に回動される。この回動に伴う磁石Ｍｇの回動
軌跡上にはその到来を検知するセンサ部Ｓ１，Ｓ２が設
けられている。このセンサについては、フォトインタカ
プラー或いはホールＩＣでおき代えることもできる。

【００２４】図５に実線で示した各部材の位置は、便座
が開いた状態に対応し、出力軸２０の中心から引いたＸ
軸，Ｙ軸の位置は図１のＸ軸，Ｙ軸に対応する。

【００２５】便座１が図１における全開位置Ａにある状
態を原位置として、ここから便座を閉じる際の動作につ
いて図１，図３，図４，図５を参照しつつ説明する。 １．全開位置Ａから自重反転位置Ｂまでの動作：図４、
図５において、出力軸２０に取付けられた便座１の位置
は、図１における全開位置Ａに対応する。

【００２６】この全開位置Ａを原位置として、閉じ指令
に基づき、モータ２３が起動されると、出力軸２０が図
２、図５で時計回りの向きに回動を始める。この回転に
伴い、ばね２４も引かれるようになる。

【００２７】２．自重反転位置Ｂから釣合位置Ｃまでの
動作：便座１が自重反転位置Ｂを越える頃から、便座の
自重による閉じ力が作用し始めるので、出力軸の回動位
置を検知するセンサ（図示せず）からの出力により、モ
ータ２３、例えば図１で８０〜８５゜の位置への通電が
断たれる。

【００２８】便座は、ばね２４の引っ張り力と自重によ
る回動力とのバランスにより、ハンチング動作をするこ
となく円滑な閉じ動作を維持する。

【００２９】釣合位置Ｂに到るまではモータ２３の通電
は断たれたままであり、歯車列を介して連れ回りさせら
れて、出力軸２０の回動を抑えるブレーキとして作用す
る。

【００３０】３．釣合位置Ｃから全閉位置Ｃまでの動
作：便座１が釣合位置Ｂに到るとき、出力軸の回動位置
を検知するセンサ（図示せず）からの出力により、モー
タ２３への通電が再開される。また、このときまでに、
ばね押し部２０ｇがばね２５を押し始めている。よっ
て、モータ２３は便座１の自重による閉じ力に抗する向
きに作用する２つのばねの弾性力に抗して回転し、便座
を閉じ方向に向かわせる。

【００３１】つまり、便座はモータにより常に一方向に
押される状態が維持されるため、バックラッシュに起因
する負荷の脈流現象はなくなり、閉じ動作は円滑に行な
われる。

【００３２】便座１が全閉位置に到る少し手前で磁石Ｍ
ｇがセンサＳ２に検知されて、モータ２３の通電は断た
れる。このとき、ばね押し部２０ｇは図５に２点鎖線で
示す位置にあり、ばね２５は圧縮状態、また、ばね２４
は伸張状態にあり共にチャージされていて、次の開き動
作の準備態勢が整えられている。

【００３３】以上が閉じ動作であるが、開き動作に際し
ては全閉位置から全開位置Ａに到るまで、モータ２３は
駆動され続け磁石ＭｇがセンサＳ１で検知されることに
より通電が断たれる。

【００３４】この過程において、図３に示すように、大
きいトルクを必要とする開き動作の初期は２つのばねが
モータ２３を補助するように作用し、開き動作が進んで
負荷トルクが減少していくのに対応してフックの法則に
よりばねによるモータの補助力も漸減していき、負荷ト
ルクが急減する途中からはばね２５も作用しなくなり、
図３のトルク曲線に近い負荷状態が得られる。

【００３５】よって、モータ２３の負荷は一定となり、
かつその出力も小型のもので十分となる。引っ張りばね
と圧縮ばねの各強さ、作用タイミング等を適当に組合せ
ることにより、種々のトルク曲線に合致させることは容
易である。

【００３６】以上、便座の例で説明したが、本発明は上
記例に限らず、開閉動作と行なう蓋状体において広く実
施でき、円滑な開閉動作を得ることができる。なお、モ
ータの通電を途中で断つことにより、省エネルギー効果
を得ることもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明により、蓋状体を閉じる際に生じ
るハンチング動作を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】便座の開閉位置を説明した図である。

【図２】便座の開き角度を説明した図である。

【図３】蓋状体の各開き位置におけるトルク曲線を示し
た図である。

【図４】本発明に係る上下開閉装置の一例を説明した一
部断面の平面図である。

【図５】本発明に係る上下開閉装置の一例を説明した一
部断面の正面図である。

【図６】ばね箱の斜視図である。

【符号の説明】 １ 便座 ２３ モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側を枢着された蓋状体をモータにより
   上下に開閉する装置において、 蓋状体の閉まり方向初期と終期にモータを駆動し、中間
   ではモータの駆動を断つことを特徴とするモータ式上下
   開閉装置。