JP2018053940A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付勢力を保ちつつ、より薄型に形成すること。【解決手段】実施形態の駆動装置は、ギア群と、軸部と、第１の弾性体と、第２の弾性体とを備える。ギア群は、駆動源の出力によって回転する。軸部は、前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する。第１の弾性体は、前記軸部を回転方向に付勢する。第２の弾性体は、前記ギア群に含まれるギアのうち前記軸部とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部の前記回転方向への回転を助勢する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、トイレやごみ箱などにおいては、蓋を自動で開閉するために、駆動装置が用いられている。例えば、駆動装置は、モータなどの駆動源と、駆動源の出力を出力軸に伝達する歯車（ギア）と、出力軸などを備え、蓋と結合した出力軸を駆動源の出力によって回転させることで、蓋を自動的に開閉させる。

特開平７−１１６０８４号公報

ところで、上記した駆動装置は、蓋の開閉に係る駆動力を補助するためにバネなどの弾性体が用いられている。例えば、蓋の開方向（重力に反して蓋を回動させる方向）への回転に対して付勢するバネが出力軸に備えられることにより、蓋の開閉にかかる駆動力が補助される。また、このような駆動装置としては、より付勢力を高めるために、出力軸に対して複数のバネが備えられた駆動装置も知られている。ここで、近年、駆動装置の配置箇所の制約などにより、付勢力を保ちつつ、より薄型の駆動装置が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、付勢力を保ちつつ、より薄型に形成す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、駆動源の出力によって回転するギア群と、前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、前記軸部を回転方向に付勢する第１の弾性体と、前記ギア群に含まれるギアのうち前記軸部とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部の前記回転方向への回転を助勢する第２の弾性体とを備える。

本発明の一態様によれば、付勢力を保ちつつ、より薄型に形成することができる。

図１は、第１の実施形態に係る駆動装置を備える便器の便座及び便蓋を示す側面図である。 図２は、第１の実施形態に係る駆動装置の外形を示す斜視図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置を示す上面図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置を示す下面図である。 図４は、第１の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る制動部による制動を説明するための図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る制動部による制動を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係るセンサーギア部を説明するための図である。 図８Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置におけるシミュレーションの結果を示す図である。 図８Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置におけるシミュレーションの結果を示す図である。

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。なお、図面における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。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。

（第１の実施形態）
まず、本実施形態に係る駆動装置の適用例について説明する。本実施形態に係る駆動装置は、蓋を有する種々のものに適用され、蓋を自動開閉させる。例えば、駆動装置は、トイレやごみ箱、洗濯機などに備えられ、トイレの便座や便蓋、ゴミ箱の蓋、洗濯機の蓋などを自動開閉させる。以下、図１を用いて、駆動装置のトイレへの適用例を説明する。図１は、第１の実施形態に係る駆動装置１００を備える便器の便座及び便蓋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１００を備える。２つの駆動装置１００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１００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、後述する駆動源（例えば、モータ）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１００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、駆動源の駆動により便蓋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１００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１００は、それぞれ反対側の端部に設けられてもよい。なお、駆動装置１００による便座４及び便蓋５の自動開閉の詳細については、後述する。

次に、駆動装置１００の外形について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の外形を示す斜視図である。図２に示すように、駆動装置１００は、筐体１０から軸部２０の出力軸２１が突出されて形成される。筐体１０は、図示しない駆動源（例えば、モータ）、ギア群、軸部２０などの各構成を内部空間に収納する。ここで、筐体１０は、軸部２０の軸方向の厚みが薄くなるように形成される。そして、駆動装置１００は、トイレやごみ箱、洗濯機などの蓋に設けられた出力軸２１を取り付ける機構に出力軸２１が取り付けられることにより、図示しない駆動源からのトルクを蓋に伝達して、蓋を回動させる（開閉させる）。例えば、図１に示す便器２に備えられる場合、２つの駆動装置１００は、軸部２０の軸方向が便座４及び便蓋５の回動軸の軸方向と一致するようにケーシング３内にそれぞれ備えられる。そして、一の駆動装置１００における出力軸２１が便座４の回動軸の一端部に設けられた取り付け機構に取り付けられる。また、他の駆動装置１００における出力軸２１が便蓋の回動軸の一端部に設けられた取り付け機構に取り付けられる。すなわち、便座４及び便蓋５の回動軸の軸方向に対応する厚みが薄くなるように形成された駆動装置１００が便器２に取り付けられる。そして、２つの駆動装置１００は、駆動源からのトルクを便座４及び便蓋５の回動軸に伝達することで、便座４及び便蓋５を自動開閉する。

次に、駆動装置１００の構成について、図３Ａ〜図５を用いて説明する。図３Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す上面図である。なお、図３Ａにおいては、出力軸２１が突出した面を上面として、筐体１０の上面を除いた場合の図を示す。図３Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す下面図である。なお、図３Ｂにおいては、出力軸２１が突出した面とは反対の面を下面として、筐体１０の下面を除いた場合の図を示す。図４及び図５は、第１の実施形態に係る駆動装置１００を示す斜視図である。なお、図４においては、筐体１０を除き、下面側から駆動装置１００を見た場合の斜視図を示す。また、図５においては、筐体１０を除き、上面側から駆動装置１００を見た場合の斜視図を示す。

駆動装置１００は、軸部２０と、モータ３１と、軸変換部４０と、第１ギア部５０と、第２ギア部６０と、アシストギア部７０と、センサーギア部８０と、制動部９０とを有する。例えば、駆動装置１００は、軸部２０の出力軸２１を筐体１０の外側に突出させ、軸部２０、モータ３１、軸変換部４０、第１ギア部５０、第２ギア部６０、アシストギア部７０、センサーギア部８０及び制動部９０を筐体１０内に収納する。なお、軸変換部４０と、第１ギア部５０と、第２ギア部６０と、アシストギア部７０とをあわせてギア群とも記載する。

図３Ａに示すように、モータ３１は、駆動装置１００が取り付けられる蓋を回動させる駆動源・動力源として機能する。なお、モータ３１には、図示しないリード線を介して図示しないコントローラから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３１の出力回転軸３２が回転する。なお、モータ３１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３１の出力回転軸３２の先端部にはウォーム３３が装着されている。すなわち、ウォーム３３は、駆動源であるモータ３１の回転軸を中心に回転する。例えば、ウォーム３３は、ウォームギアにおけるウォームである。ウォーム３３は、円筒状に形成されたねじ状の歯車である。例えば、ウォーム３３には、３条のウォームが用いられる。また、例えば、ウォーム３３は、金属や樹脂等により形成されてもよい。なお、ウォーム３３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３Ａ〜図４に示すように、軸変換部４０は、ウォームホイール４１とギア４２とを有する。ウォームホイール４１とギア４２とは、軸棒を中心に軸を揃えて回転する。軸変換部４０のウォームホイール４１は、ウォーム３３と噛合する。すなわち、軸変換部４０のウォームホイール４１は、ウォーム３３に対するウォームホイールとして機能する。

例えば、図３Ａ中において、モータ３１の出力回転軸３２は、左右方向に延びる。一方、軸変換部４０の軸棒は、モータ３１の出力回転軸３２に直交する。例えば、モータ３１の出力回転軸３２の軸方向は、軸変換部４０の回転軸の軸方向に直交する。このように、軸変換部４０により、モータ３１の駆動力を伝達する回転軸がモータ３１の出力回転軸３２から軸変換部４０の回転軸に変換される。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１ギア部５０は、軸変換部４０を介してモータ３１から伝達されたトルクを第２ギア部６０に伝達するための部材である。第１ギア部５０は、金属や樹脂等から形成され、第１大径ギア５１と、第１大径ギア５１に同軸に固定された第１小径ギア５２とを有する。第１大径ギア５１は、軸変換部４０のギア４２と噛合する。第１小径ギア５２は、第１大径ギア５１よりも小径に形成され、第１大径ギア５１と軸を揃えて回転し、第２ギア部６０へモータ３１から伝達されたトルクを伝達する。なお、第１ギア部５０の第１大径ギア５１と第１小径ギア５２は一体に形成されていてもよい。

図３Ａ〜図５に示すように、第２ギア部６０は、第１ギア部５０を介してモータ３１から伝達されたトルクを軸部２０及びアシストギア部７０に伝達するための部材である。第２ギア部６０は、金属や樹脂等から形成され、第２大径ギア６１と、第２大径ギア６１に同軸に固定された第２小径ギア６２とを有する。第２大径ギア６１は、第１ギア部５０の第１小径ギア５２と噛合する。第２小径ギア６２は、第２大径ギア６１よりも小径に形成され、第２大径ギア６１と軸を揃えて回転し、軸部２０及びアシストギア部７０へモータ３１から伝達されたトルクを伝達する。なお、第２ギア部６０の第２大径ギア６１と第２小径ギア６２は一体に形成されていてもよい。

図３Ａ〜図５に示すように、軸部２０は、モータ３１から伝達されたトルクを蓋（例えば、トイレの便座及び便蓋や、ごみ箱及び洗濯機の蓋など）に伝達するための部材である。例えば、軸部２０は、駆動源であるモータ３１によって回転し、蓋を所定の方向に回動させる。軸部２０は、出力軸２１と、出力ギア２２と、第１ばね部材２３（第１の弾性体）とを有する。軸部２０は、円柱状に形成され、軸方向の一端部に出力軸２１が形成され、軸方向の他端部に出力ギア２２が形成される。出力軸２１は、先端部分を一部切り欠いた形状に形成される。また、蓋に設けられた出力軸２１の先端部分を取り付ける機構により、出力軸２１が蓋に取り付けられることにより、モータ３１からのトルクが蓋に伝達され、蓋が回動する。出力ギア２２は、軸部２０の周方向に設けられ、第２ギア部６０の第２小径ギア６２と噛合する。これにより、第２ギア部６０から軸部２０へトルクが伝達される。

ここで、軸部２０は、軸方向に沿った内部空間を有し、第１ばね部材２３が配置される。第１ばね部材２３は、コイル状に形成され、軸部２０の内部空間に配置される。例えば、第１ばね部材２３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、第１ばね部材２３は、筐体１０及び軸部２０にそれぞれ係合することにより、軸部２０を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。

図３Ａ〜図５に示すように、アシストギア部７０は、軸棒の一端部の周方向にアシストギア７１が形成される。アシストギア７１は、第２ギア部６０の第２小径ギア６２と噛合する。すなわち、アシストギア部７０は、モータ３１から伝達されたトルクにより、軸棒を回転軸として回転する。ここで、アシストギア部７０は、アシストギア７１側に軸方向に沿った内部空間を有し、第２ばね部材７２（第２の弾性体）が配置される。第２ばね部材７２は、コイル状に形成され、アシストギア部７０の内部空間に配置される。例えば、第２ばね部材７２は、いわゆるアシストばねであり、トーションばねが用いられる。なお、第２ばね部材７２は、筐体１０及びアシストギア部７０にそれぞれ係合することにより、アシストギア部７０を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。また、図５に示すように、アシストギア部７０は、突起部７３が配設され、アシストギア部７０の回転に伴って制動部９０に作用するが、この詳細については、後述する。

図３Ｂ及び図４に示すように、センサーギア部８０は、軸棒の一端部の周方向に第１センサーギア８１（第１のギア）と、第２センサーギア８２（第２のギア）とが重ねて形成され、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転に応じて、出力ギア２２の回転角度を検知する回転抵抗器（ポテンショメータ）８３が配設される。第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２は、軸部２０の出力ギア２２とそれぞれ噛合し、モータ３１から伝達されたトルクにより、軸棒を回転軸として回転する。回転抵抗器８３は、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転角度に応じた抵抗値を図示しないコントローラに出力することで、出力ギア２２の回転角度を図示しないコントローラに送信する。出力ギア２２の回転角度を受信したコントローラは、モータ３１に駆動信号を供給することで、モータ３１を制御する。例えば、コントローラは、蓋を開状態又は閉状態とするように、モータ３１の出力を制御する。ここで、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２は、図示しないばね部材によって互いに反対方向に回転付勢されるが、この詳細については、後述する。

図３Ａ〜図５に示すように、制動部９０は、制動レバー９１と、第３ばね部材９２（付勢部材）とを備える。制動レバー９１は、軸棒の一端部にアシストギア部７０の突起部７３から作用を受けるレバーが形成され、アシストギア部７０の回転に伴う突起部７３の押力をレバーで受けることにより、軸棒を回転軸として回転する。第３ばね部材９２は、コイル状に形成され、内部に制動レバー９１の軸棒が挿通する位置に配置される。例えば、第３ばね部材９２は、いわゆるアシストばねであり、トーションばねが用いられる。なお、第３ばね部材９２は、筐体１０及び制動レバー９１にそれぞれ係合することにより、制動レバー９１を回転方向の１方向に付勢するが、この詳細については後述する。

以上、駆動装置１００の構成について説明した。次に、駆動装置１００の動作を説明する。駆動装置１００においては、例えば、蓋を開く場合、図示しないコントローラが、駆動信号を供給し、モータ３１を一方向に回転させる。モータ３１の回転により、出力回転軸３２に装着されているウォーム３３が回転し、ウォーム３３に噛合しているウォームホイール４１が回転する。また、ウォームホイール４１の回転に伴い、ギア４２が回転し、ギア４２に噛合している第１大径ギア５１が回転する。

第１大径ギア５１の回転に伴って、第１小径ギア５２が回転し、第１小径ギア５２に噛合する第２大径ギア６１が回転する。また、第２大径ギア６１の回転に伴って、第２小径ギア６２が回転し、第２小径ギア６２に噛合する出力ギア２２が回転する。そして、出力ギア２２が回転することにより、出力軸２１が回転して蓋が開く。一方、蓋を閉じる場合には、コントローラは、モータ３１を逆回転に回転させる。この場合、上述した回転とは逆回転の回転力が出力軸２１に伝達され、蓋を閉じる。

ここで、駆動装置１００は、軸部２０における第１ばね部材２３に加えて、アシストギア部７０における第２ばね部材７２を有することにより、付勢力を保ちつつ、薄型に形成することを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、軸部２０を回転方向に付勢する第１ばね部材２３と、ギア群に含まれるギアのうち軸部２０とは異なる回転軸で回転するアシストギア７１を付勢することで、軸部２０の回転方向への回転を助勢する第２ばね部材７２とを有することで、蓋を開く場合の出力軸２１の回転に対する付勢力を保ちつつ、装置の薄型化を可能にする。

例えば、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３が、蓋が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢する。さらに、第２ばね部材７２が、蓋が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢する。すなわち、出力ギア２２の前段のギアである第２小径ギア６２に噛合するアシストギア７１は、蓋が開く方向の回転が出力ギア２２と同じ方向となる。従って、第２ばね部材７２は、アシストギア７１において出力ギア２２の蓋が開く方向の回転と同一方向への回転を付勢する。このように、第２ばね部材７２がアシストギア７１を付勢することにより、アシストギア７１と噛合する第２小径ギア６２の蓋を開く方向への回転が助勢され、さらに、出力ギア２２の蓋が開く方向への回転が助勢されることとなる。

蓋を自動で開閉するために用いられる駆動装置においては、蓋が閉じた状態から開く場合に大きな負荷トルクがかかる。従って、出力軸の蓋が開く方向に対応する回転に対して付勢するばね等を配置することで、負荷トルクを低減することが考えられる。しかしながら、より大きな付勢力を得るために、より大きなばねを出力軸に配置したり、複数のばねを出力軸に配置したりした場合には、駆動装置が大型化（装置の厚みが増加）することとなる。

しかしながら、駆動装置１００のように、軸部２０とは異なる回転軸を有し、出力ギア２２に付勢力を伝達することができるアシストギア７１に対して回転付勢させることで、複数のばねを配置した際の付勢力を保ちつつ、駆動装置１００の薄型化（厚みの増加の抑止）を可能にする。ここで、第２ばね部材７２による付勢は、蓋が開く方向へのアシストだけではなく、蓋が閉まる方向へのアシストも行う。蓋が閉まる場合、出力軸２１は、開く方向の回転とは逆方向に回転する。すなわち、蓋が閉まる場合、出力軸２１は第１ばね部材２３による付勢方向とは逆方向に回転し、かかる回転力が、出力ギア２２及び第２小径ギア６２を介してアシストギア７１に伝達されることとなる。ここで、アシストギア７１に伝達される回転の回転方向は、蓋が開く方向とは逆方向となり、第２ばね部材７２の付勢方向とは逆方向となる。従って、第２ばね部材７２は、蓋が閉まる方向の回転とは逆方向に付勢することで、蓋が閉じる際の制動効果を発揮することとなる。

なお、アシストギア部７０は、第２ばね部材７２の付勢力を効率よく出力ギア２２に伝達するために、軸部２０の前段の第２小径ギア６２に噛合するように配置されているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、アシストギア部７０をギア群の任意の位置に配置する場合であってもよい。また、アシストギア部７０は、モータ３１の出力を軸部２０に伝達するギアではなく、第２ばね部材７２の付勢によって第２小径ギア６２の回転を助勢することで、軸部２０の回転を助勢するために新たに追加したギアである。第２ばね部材７２は、新たに追加したギアに配置されるだけではなく、モータ３１の出力を軸部２０に伝達するギアに配置される場合であってもよい。例えば、第２ギア部６０や、第１ギア部５０に、第２ばね部材７２が配置される場合であってもよい。

ここで、第２ばね部材７２は、配置される位置に応じて付勢する方向が変化する。例えば、第２ギア部６０に配置される場合、第２ばね部材７２は、出力軸２１の蓋が開く方向に対応する回転とは逆方向の回転に対して付勢する。一方、第１ギア部５０に配置される場合、第２ばね部材７２は、出力軸２１の蓋が開く方向に対応する回転に対して付勢する。すなわち、第２ばね部材７２は、軸部２０に形成された出力ギア２２までに経由するギアの数に応じて付勢する回転方向が変化する。

また、駆動装置１００は、制動部９０を有することにより、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転を制動する制動部９０を有することで、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができる。

例えば、駆動装置１００においては、アシストギア７１に突起部７３が設けられ、突起部７３は、アシストギア７１の回転に伴って回転する。すなわち、突起部７３は、蓋の開閉時にアシストギア７１の回転に伴って回転する。制動部９０は、第１の角度から第２の角度に対して付勢する第３ばね部材９２と、ギア群のいずれかに形成された突起（例えば、アシストギア７１に形成された突起部７３）と当接する制動レバー９１を備え、蓋が閉まる方向に対応する回転方向に回転する突起部７３に対して逆方向の付勢を行うことで、蓋の閉方向への回動に制動をかける。さらに、制動部９０においては、突起部７３に対して逆方向に付勢を開始する回転角度が調整されることにより、任意の位置からの制動を可能にする。

図６Ａ及び図６Ｂは、第１の実施形態に係る制動部９０による制動を説明するための図である。なお、図６Ａにおいては、蓋が開いている状態での制動レバー９１と突起部７３との位置関係を示す。また、図６Ｂにおいては、蓋が閉じた状態での制動レバー９１と突起部７３との位置関係を示す。すなわち、図６Ａ及び図６Ｂにおいては、蓋が閉まる方向に回動した場合、アシストギア７１が紙面上左方向に回転することを示す。

例えば、蓋が開いた状態の場合、制動レバー９１は、図６Ａに示すように、第３ばね部材９２の付勢力により、レバーが上がった状態で保持される。そして、蓋が閉じると共に、突起部７３が紙面上左方向に回転すると、制動レバー９１は、所定の位置で突起部７３に当接することとなる。例えば、突起部７３は、図６Ｂにおける右上部の点線の円で示す位置から左方向に回転し、図６Ｂにおける左上部の点線の円で示す位置で制動レバー９１に当接する。さらに、突起部７３は、蓋が閉状態となるまで、蓋の閉方向への回動に伴って回転する。すなわち、制動レバー９１は、突起部７３の左方向への回転によって押圧され、図６Ｂに示す位置まで押し下げられる。

ここで、制動レバー９１は、上述したように第３ばね部材９２の付勢力によって、レバーを押し上げる方向に付勢されている。すなわち、制動レバー９１の第３ばね部材９２は、突起部７３が制動レバー９１に当接したのち蓋が閉状態となるまでの間、蓋が閉まる方向とは逆方向に突起部７３を付勢する。これにより、駆動装置１００は、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることを可能にする。また、第３ばね部材９２を用いることで、最も負荷がかかる蓋が閉まる直前に最も制動力をかけることができる。すなわち、蓋が閉まる直前に、第３ばね部材９２が最も締まるように作用されることで、最も負荷がかかる蓋が閉まる直前に最も制動力をかける。したがって、駆動装置１００は、蓋の角度に応じて適切な制動力をかけることができる。

ここで、第３ばね部材９２による付勢は、蓋が閉じる方向への制動だけではなく、蓋が開く方向へのアシストも行う。蓋が開く場合、出力軸２１は、閉じる方向の回転とは逆方向に回転する。すなわち、蓋が開く場合、突起部７３は第３ばね部材９２による付勢方向と順方向に回転することとなる。従って、第３ばね部材９２は、蓋が開く方向の回転と順方向に突起部７３を付勢することで、蓋が開く際のアシスト効果を発揮することとなる。

また、アシストギア７１は、出力ギア２２とのギア比が１：１となるように形成される。すなわち、出力ギア２２の回転角度（蓋の角度）とアシストギア７１の回転角度とが一致するように、アシストギア７１を形成することで、突起部７３を取り付ける位置によって、制動をかける位置を容易に調整することができる。例えば、蓋が閉じた状態を「０°」とし、「４０°」の角度から制動をかける場合、蓋が閉じた状態における突起部７３の位置から「４０°」逆回転させた位置で制動レバー９１と突起部７３が当接するように、制動レバー９１の位置と突起部７３の位置が調整される。

なお、上記した例では、制動部９０が制動レバー９１を有し、第３ばね部材９２によって付勢された制動レバー９１が突起部７３に押圧される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、制動部９０が、制動レバー９１を備えない場合であってもよい。かかる場合には、突起部７３が、第３ばね部材９２に対して当接され、付勢される方向とは逆方向に押圧する。

また、上記した例では、突起部７３がアシストギア部７０に取り付けられる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、その他のギアに取り付けられる場合であってもよい。かかる場合には、出力ギア２２とのギア比に基づいて、突起部７３が取り付けられるギアが決定される。例えば、突起部７３は、取り付けるギアと出力ギア２２とのギア比が、２：１となるギアに取り付けられる。すなわち、突起部７３は、蓋の開閉に伴う回転が１回転未満となるギアに対して取り付けられる。

また、駆動装置１００は、センサーギア部８０を有することにより、出力軸２１（出力ギア２２）の正確な回転角度を検出することを可能にする。すなわち、駆動装置１００は、軸部２０に形成された出力ギア２２に噛合した第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２と、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２の回転に基づいて、軸部２０に形成された出力ギア２２の回転角度を検出する回転抵抗器８３とを備え、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２が、弾性部材によってそれぞれ逆方向に回転付勢されることで、出力軸２１の正確な回転角度を検出することを可能にする。

図７は、第１の実施形態に係るセンサーギア部８０を説明するための図である。なお、図７においては、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２と、出力ギア２２との噛合の一部を示す図である。例えば、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２は、図７に示すように、重ねて配置される。ここで、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２との間に図示しないばね部材が配置されることにより、第１センサーギア８１と第２センサーギア８２とがそれぞれ逆方向に回転付勢される。例えば、トーションばねの一端部が第１センサーギア８１に係合し、他端部が第２センサーギア８２に係合することにより、第１センサーギア８１を回転方向の１方向に付勢し、第２センサーギア８２を第１センサーギア８１の回転方向とは逆方向に付勢する。

これにより、駆動装置１００は、センサーギア部８０と出力ギア２２との間のバックラッシュを低減し、出力軸２１の正確な回転角度を検出することを可能にする。例えば、蓋を開閉する駆動装置においては、出力ギア、或いは、前段のギアと同期するセンサーギアを設置して、回転抵抗器の抵抗変化を検出して、出力軸を検知して制御を行っている。しかしながら、出力ギアとセンサーギアとの間のバックラッシュのために、正確な回転位置が検出できず、特に蓋が閉状態となる直前や、開状態となる直前の制御においてハンチングを起こす場合がある。しかしながら、駆動装置１００のように、出力ギア２２と２つのセンサーギア（第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２）とを同時にかみ合わせる配置とし、図示しないばね部材を用いて、第１センサーギア８１及び第２センサーギア８２を逆回転方向に付勢させることにより、回転誤差が無くなる。その結果、駆動装置１００は、開閉制御中の不感帯がなくなるため、閉直前、開直前の制御を安定して行うことができる。

上述したように、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、第１ばね部材２３が、蓋が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢する。さらに、第２ばね部材７２が、蓋が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢する。従って、複数のばねを配置した際の付勢力を保ちつつ、駆動装置１００の薄型化（厚みの増加の抑止）を可能にする。図８Ａは、第１の実施形態に係る駆動装置１００におけるシミュレーションの結果を示す図である。図８Ａにおいては、縦軸に各条件における相対的な負荷トルク（％）を示し、横軸に開閉角度（deg）を示すグラフを示す。また、図８Ａにおいては、上段のグラフが第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２をともに配置しない場合の負荷トルクを示し、中段のグラフがどちらか一方を配置した場合の負荷トルクを示し、下段のグラフが両方を配置した場合の負荷トルクを示す。

図８Ａに示すように、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２を配置することで、開閉時の最大トルクを低減することができる。また、駆動装置１００においては、アシストギア部７０を、出力ギア２２の前段のギアである第２小径ギア６２に噛合させるように配置することで、出力ギア２２と第２小径ギア６２との間のバックラッシュを低減することができ、開閉動作の安定性を向上させることができる。また、駆動装置１００においては、開閉時の最大トルクを低減させることができ、よりトルクの小さいモータを利用することができる。また、駆動装置１００においては、ギアが伝達するトルクが小さくなることから、ギアの強度を小さくすることができる。その結果、例えば、金属製の部品を樹脂に変えて形成することができ、製造コストの低減や、製造の手間を低減することができる。また、駆動装置１００においては、最大トルクを低減させることで、減速比を小さくすることができるため、モータ３１及び各ギアを小型化することができる。

また、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、ギア群の回転において、第１の角度から第２の角度までの回転に対して付勢する第３ばね部材９２を有することで、蓋の閉方向への回動において、任意の位置から制動をかけることができ、実際の開閉動作に応じて、より適切な動作感覚での制御を実現することができる。また、駆動装置１００においては、最大トルクを低減することができ、モータ３１や各ギアを小型化することができる。

図８Ｂは、第１の実施形態に係る駆動装置１００におけるシミュレーションの結果を示す図である。図８Ｂにおいては、縦軸に各条件における相対的な負荷トルク（％）を示し、横軸に開閉角度（deg）を示すグラフを示す。また、図８Ｂにおいては、上段のグラフが第３ばね部材９２を配置しない場合の負荷トルクを示し、下段のグラフが第３ばね部材９２を配置した場合の負荷トルクを示す。図８Ｂに示すように、駆動装置１００においては、第３ばね部材９２を配置することで、開閉時の最大トルクを低減することができる。

このような駆動装置１００を、例えば、図１に示す便器２に適用した場合、便座４及び便蓋５の開閉時における最大トルクを低減させることができる。すなわち、第１ばね部材２３が、便座４が開く方向に対応する出力軸２１の回転に対して付勢し、第２ばね部材７２が、便座４が開く方向に対応するアシストギア７１の回転に対して付勢することで、便座４の底面４１１が基部６の当接面に当接している閉状態（図８Ａ及び図８Ｂにおける開閉角度「０°」の状態）から便座４が開いた状態である開状態（図８Ａ及び図８Ｂにおける開閉角度「１２０°」の状態）となるように便座４を回動させる場合の回動開始時のトルク（便座４を持ち上げ始めのトルク）を低減することができる。また、駆動装置１００においては、第１ばね部材２３及び第２ばね部材７２による開方向への付勢力によって、開状態から閉状態への便座４の回動（閉方向への回動）にかかる負荷トルクも低減することができる。なお、駆動装置１００が取り付けられた便蓋５においても、上記と同様に負荷トルクを低減することができる。

また、上記した駆動装置１００は、制動部９０が、ギア群の回転における第１の角度から第２の角度までの回転に対して制動することで、便蓋５の閉方向への回動に対して適切な制動をかけることができる。例えば、駆動装置１００は、便座４が開状態から閉状態へ回動する際に、便座４の角度が「４０°」となった時点から制動をかけ、便座４が閉状態となるまで滑らかに回動させることができる。ここで、図８Ｂに示すように、ある角度から制動をかけるようにすることで、閉状態となるまでに徐々に上昇する負荷トルクを急峻に低下させることができる。これにより、駆動装置１００は、閉状態でかかる最大トルクをより低減させることができる。また、制動部９０において、第３ばね部材９２が用いられることにより、最大トルクがかかる閉状態における制動力を最大とすることができる。すなわち、第３ばね部材９２は、便座４が閉まる方向に回動するほど付勢する方向とは逆方向に力がかかるため、便座４が閉まる方向に回動するほどより強い付勢力を発揮することとなる。また、駆動装置１００においては、制動部９０による制動力によって、閉状態から開状態への便座４の回動（開方向への回動）にかかる負荷トルクを低減することもできる。なお、駆動装置１００が取り付けられた便蓋５においても、上記と同様に負荷トルクを低減することができる。

以上、第１の実施形態に係る駆動装置１００について説明した。なお、上述した実施形態はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、モータ３１の出力を軸変換部４０、第１ギア部５０及び第２ギア部６０を介して軸部２０に伝達する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、間にクラッチ部が配置される場合であってもよい。

かかる場合には、例えば、第１ギア部５０の代わりに、軸部２０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クラッチ部が配置される場合であってもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要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、上記の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。

２０ 軸部
２１ 出力軸
２２ 出力ギア
２３ 第１ばね部材（第１の弾性体）
３１ モータ
７０ アシストギア部
７１ アシストギア
７２ 第２ばね部材（第２の弾性体）
７３ 突起部
８０ センサーギア部
８１ 第１センサーギア（第１のギア）
８２ 第２センサーギア（第２のギア）
８３ 回転抵抗器
９０ 制動部
９１ 制動レバー
９２ 第３ばね部材（付勢部材）
１００ 駆動装置

Claims (3)

1. 駆動源の出力によって回転するギア群と、
   前記ギア群を介して伝達されたトルクによって回転する軸部と、
   前記軸部を回転方向に付勢する第１の弾性体と、
   前記ギア群に含まれるギアのうち前記軸部とは異なる回転軸で回転するギアを付勢することで、前記軸部の前記回転方向への回転を助勢する第２の弾性体と、
   を備える駆動装置。
2. 前記第２の弾性体は、前記軸部に形成されたギアの前段のギアに噛合するギアを付勢する、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記軸部に形成されたギアに噛合した第１のギア及び第２のギアと、
   前記第１のギアを第１の回転方向に付勢し、前記第２のギアを前記第１の回転方向とは逆方向である第２の回転方向に付勢する弾性部材と、
   前記第１のギア及び前記第２のギアの回転に基づいて、前記軸部に形成されたギアの回転角度を検出する回転抵抗器とをさらに備える、請求項１又は２に記載の駆動装置。