电动开闭装置及座便装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种对便座或者便盖进行开闭的电动开闭装置及座便装置。


背景技术：

2.以往，作为这种电动开闭装置，提出了一种在具备电机和减速机构，并且通过电机的驱动能够对座便装置的便座、便盖进行开闭的结构中，检测电机的输出轴的位置的结构。例如，专利文献1记载了一种结构，安装有接触型的电位计作为位置检测传感器，通过由电位计检测便座的开闭角度，并且对电机进行反馈控制，从而进行开闭动作。另外，专利文献2记载了一种结构，具备行星齿轮机构作为减速机构，在电机的输出时安装的第一太阳齿轮安装有圆形磁铁，并且通过霍尔ic等磁检测元件来检测其旋转位置(旋转速度)。另外，在专利文献3中可知，在电机的与输出轴相反的一侧设置圆形磁铁、磁检测元件等。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：wo2003/065866a1
6.专利文献2：日本特开2017-6352号公报
7.专利文献3：日本特开2010-142340号公报
8.实用新型所要解决的技术问题
9.在如上述的专利文献1那样使用接触型的电位计的结构中，由于接触部的磨损、接触负荷的增大、便座周围的湿气环境等问题，有传感器变得无法正常发挥功能的情况。另一方面，在如专利文献2、3那样检测磁力的结构中，产生这样的问题的可能性较低。但是，在将圆形磁铁与第一太阳齿轮一体化的专利文献2的结构中，有第一太阳齿轮的加工性困难，从而导致成本上升的担忧。另外，在如专利文献3那样在电机的与输出轴相反的一侧使圆形磁铁和磁检测元件以在轴向上重叠的方式排列的结构中，有电动开闭装置在轴向上变长而大型化的担忧。


技术实现要素：

10.本实用新型的主要目的是通过抑制了成本的紧凑的结构来适当地检测电动开闭装置中的电机的转速。
11.用于解决技术问题的技术手段
12.本实用新型为了达成上述的主要目的采用了以下的技术手段。
13.本实用新型的电动开闭装置是对便座或者便盖进行开闭的电动开闭装置，其主旨是，具备：电机；减速机构，该减速机构具有包括与安装于所述电机的旋转轴的输出齿轮啮合的齿轮在内的多个齿轮，并且该减速机构向所述便座或者所述便盖传递所述电机的转矩；多极磁铁板，该多极磁铁板安装于所述旋转轴，并且不同的磁极在该多极磁铁板的圆周方向上交替地设置；以及磁检测元件，该磁检测元件相对于所述多极磁铁板配置于径向的外侧且在相比所述电机的外周面位于径向的内侧的位置以在轴向上与所述多极磁铁板不
重叠的方式配置。
14.本实用新型的电动开闭装置具备：安装于电机的旋转轴，并且不同的磁极在圆周方向上交替地设置的多极磁铁板；以及相对于多极磁铁板配置于径向的外侧且在相比电机的外周面位于径向的内侧的位置以在轴向上与多极磁铁板不重叠的方式配置的磁检测元件。因此，与将磁检测元件配置为在电机的轴向上相对于多极磁铁板重叠的结构相比，能够抑制电动开闭装置的轴向的长度。另外，由于磁检测元件相比电机的外周面配置于径向的内侧，因此能够防止电动开闭装置在径向上扩大。因此，能够以抑制了成本的紧凑的结构适当地检测电动开闭装置中的电机的转速。
15.在本实用新型的电动开闭装置中，也可以是，所述多极磁铁板在所述旋转轴安装于所述电机与所述输出齿轮之间。这样，由于不需要为了安装多极磁铁板而使旋转轴在与输出齿轮(减速机构)相反的一侧延伸，因此能够成为进一步抑制了电动开闭装置的轴向的长度的紧凑的结构。
16.在本实用新型的电动开闭装置中，也可以是，所述电机和所述减速机构配置在同轴上，所述电动开闭装置具备基板，该基板以在所述电机与所述减速机构之间延伸的第一基板部和与所述电机的轴向平行地延伸的第二基板部彼此正交的方式连续，所述基板在所述第一基板部搭载所述磁检测元件，在所述第二基板部安装有用于与外部进行电连接的连接器且连接有与所述电机之间的引线。这样，由于不需要分开设置磁检测元件用的基板和连接器用、引线用的基板，因此能够削减零件数量。另外，通过将基板设为第一基板部和第二基板部正交的l字形，并且使第二基板部与电机的轴向平行地延伸，能够抑制基板在电机的径向上较大地突出。因此，能够使电动开闭装置成为进一步紧凑的结构。
17.在本实用新型的电动开闭装置中，也可以是，所述减速机构具有收容所述齿轮的筒状的箱和覆盖该箱的一端的开口的罩，所述罩形成有所述输出齿轮能够插通的插通孔，并且在所述罩的外侧的面形成有能够支承所述第一基板部的支承部，所述第一基板部以被所述电机或者安装于该电机的部件与所述罩夹持的状态支承于所述支承部。这样，不需要用于固定第一基板部的螺钉等，从而能够提高组装性。另外，能够使罩兼用于箱的覆盖和第一基板部的支承。
18.本实用新型的座便装置的主旨是，具备便座和便盖；主体，该主体收容至少一个上述任一种电动开闭装置；所述便座和所述便盖的至少一方由所述电动开闭装置进行开闭。
19.由于本实用新型的座便装置在主体收容上述任一种电动开闭装置，因此能够实现电动开闭装置所起到的效果，即实现能够以紧凑的结构进行电动开闭装置中的电机的转速的检测的效果。由此，能够防止座便装置的主体的大型化，并且对便座和便盖的至少一方进行自动开闭。
附图说明
20.图1是座便装置10的结构图。
21.图2是座便装置主体20内的各装置的配置结构图。
22.图3是从下方观察座便装置10的结构图。
23.图4是电动开闭装置30的结构图。
24.图5是电动开闭装置30的结构图。
25.图6是电动开闭装置30的内部结构图。
26.图7是电动开闭装置30的分解立体图。
27.图8是组装有各零件的电机43的结构图。
28.图9是从输入侧观察齿轮单元50的结构图。
29.图10是从输出侧观察齿轮单元50的结构图。
30.图11是表示电机转速检测部60的多极磁铁板61与基板64的位置关系的说明图。
31.图12是表示电机转速检测部60的基板64与输出轴位置检测部70的基板74的位置关系的说明图。
32.图13是表示向电机43组装零件的情形的一例的说明图。
33.图14是表示向齿轮箱51组装零件的情形的一例的说明图。
34.符号说明
35.1便器；10座便装置；14便座；16便盖；18操作面板、20座便装置主体；21底板；22局部清洗装置；22a清洗喷嘴；24热交换装置；26除臭装置；28控制装置；30、30a、30b电动开闭装置；32、33安装螺钉；34端盖；36输出轴；37磁铁收容部；38连接器；40电机单元；41电机箱；41a安装孔；43电机；43a端子；44旋转轴；45托架；45a安装孔；46安装螺钉；48引线；50齿轮单元；51齿轮箱；51a配线用空间；51b螺纹孔；51c支承部；52第一行星齿轮机构；52a、53a、54a太阳齿轮；52b、54b齿圈；52c、53c、54c小齿轮；52d、53d、54d行星齿轮架；53第二行星齿轮机构；54第三行星齿轮机构；55螺旋弹簧；56连结轴；57输入侧罩；57a、59a插通孔；57b周壁部；57c切口部；58支承部；59输出侧罩；60电机转速检测部；61多极磁铁板；62支承板；63检测元件(霍尔ic)；64基板；64a第一基板部；64b第二基板部；70输出轴位置检测部；72检测元件(霍尔ic)；74基板；76引线。
具体实施方式
36.接着，对本实用新型的具体实施方式进行说明。
37.图1是座便装置10的结构图，图2是座便装置主体20内的各单元的配置结构图，图3是从下方观察座便装置10的结构图。如图1所示，座便装置10的底板21(参照图2)安装于便器1的上表面，该座便装置10具备座便装置主体20、能够开闭地支承于座便装置主体20的便座14和便盖16以及能够由使用者进行各种操作的操作面板18。
38.如图2所示，座便装置主体20具备局部清洗装置22、热交换装置24、除臭装置26、电动开闭装置30(30a、30b)以及控制装置28。局部清洗装置22具有对使用者的局部进行清洗的清洗喷嘴22a(参照图1)、使清洗喷嘴22a进行进退移动的移动机构、切换清洗水的流路的切换阀等。热交换装置24具有用于对清洗水进行加热的温水加热器等。除臭装置26具有吸引臭气的风扇、去除臭气的过滤器等。作为电动开闭装置30，配置有相同结构的两个电动开闭装置30a、30b。电动开闭装置30a对便座14进行开闭，电动开闭装置30b对便盖16进行开闭。控制装置28基于来自操作面板18的操作信号来控制各装置的工作。此外，在图3中，仅表示座便装置主体20的内部结构中的电动开闭装置30a、30b。
39.以下，对电动开闭装置30的详细结构进行说明。此外，由于电动开闭装置30a、30b为相同的结构，因此不区分进行说明。图4、图5是电动开闭装置30的结构图，图6是电动开闭装置30的内部结构图，图7是电动开闭装置30的分解立体图。另外，图8是组装有各零件的电
机43的结构图，图9是从输入侧观察齿轮单元50的结构图，图10是从输出侧观察齿轮单元50的结构图。图12是表示电机转速检测部60的多极磁铁板61与基板64的位置关系的说明图，图13是表示电机转速检测部60的基板64与输出轴位置检测部70的基板74的位置关系的说明图。
40.如图4～图7所示，电动开闭装置30具备电机单元40、齿轮单元50以及输出轴36，该输出轴36经由齿轮单元50被传递来自电机单元40的电机43的转矩而进行旋转。此外，电动开闭装置30的电机单元40(电机43)、齿轮单元50以及输出轴36配置于同轴上。另外，电动开闭装置30具备检测电机43的转速的电机转速检测部60、检测输出轴36的旋转位置的输出轴位置检测部70以及使各电机转速检测部60、输出轴位置检测部70、电机43与控制装置28电连接的连接器38。
41.电机单元40除了具备电机43，还具备收容电机43的电机箱41和安装于电机43的端面的托架45。如图4～图6所示，在电机箱41设置有安装孔41a，通过使未图示的螺钉插通于该安装孔41a并与座便装置主体20内的螺纹孔紧固连结，从而电机单元40(电动开闭装置30)被固定于座便装置主体20内(参照图3)。由于在该状态下连接器38向下方(图3的上方)露出，因此不需要使用连接器端子呈直角地弯曲的结构等作为与连接器38连接的连接器而能够容易地进行连接器彼此的连接。
42.齿轮单元50具有收容多个齿轮等的筒状的齿轮箱51、覆盖齿轮箱51的输入侧(电机侧)的开口的输入侧罩57、覆盖齿轮系51的输出侧(输出轴36侧)的开口的输出侧罩59。齿轮箱51隔着托架45与电机箱41(电机43)连接。齿轮单元50在齿轮箱51内收容第一行星齿轮机构52、第二行星齿轮机构53以及第三行星齿轮机构54等。
43.第一行星齿轮机构52具有：作为输出齿轮而安装于电机43的旋转轴44的外齿齿轮的太阳齿轮52a；以与太阳齿轮52a在同心圆上的方式配置于齿轮箱51的内齿齿轮的齿圈52b(参照图14)；与太阳齿轮52a和齿圈52b啮合的多个小齿轮52c；以及保持多个小齿轮52c的行星齿轮架52d。此外，在输入侧罩57形成有插通孔(中心孔)57a，安装于旋转轴44的太阳齿轮52a能够插通于该插通孔57a。第二行星齿轮机构53具有：经由螺旋弹簧55与第一行星齿轮机构52的行星齿轮架52d连结的外齿齿轮的太阳齿轮53a；以与太阳齿轮53a在同心圆上的方式配置于齿轮箱51的内齿齿轮的齿圈(省略图示)；与太阳齿轮53a和齿圈啮合的多个小齿轮53c；以及保持多个小齿轮53c的行星齿轮架53d。第三行星齿轮机构54具有：与第二行星齿轮机构53的行星齿轮架53d一体地形成的外齿齿轮的太阳齿轮54a；以与太阳齿轮54a在同心圆上的方式配置于齿轮箱51的内齿齿轮的齿圈54b；与太阳齿轮54a和齿圈54b啮合的多个小齿轮54c；以及保持多个小齿轮54c的行星齿轮架54d。在行星齿轮架54d形成有连结轴56，该连结轴56通过花键嵌合而与输出轴36连结。此外，在输出侧罩59形成有插通孔(中心孔)59a，连结轴56能够插通于该插通孔59a。这样，齿轮单元50经过第一行星齿轮机构52～第三行星齿轮机构54向输出轴36传递来自电机43的转矩。
44.输出轴36是例如短边呈圆弧状地弯曲的剖面大致矩形形状的轴，并且与形成于便座14或者便盖16的嵌合孔松动地嵌合。当电机43的正旋转的转矩被传递至输出轴36时，输出轴36向打开便座14或者便盖16的方向转动，当电机43的逆旋转的转矩被传递至输出轴36时，输出轴36向关闭便座14或者便盖16的方向转动。另外，在输出轴36的基端侧设置有收容了未图示的二极的磁铁的磁铁收容部37。该磁铁收容部37根据输出轴36的旋转位置(转动
位置)是处于便座14或者便盖16的全开位置还是全闭位置而处于离开输出轴位置检测部70的位置(参照图5)或者处于接近输出轴位置检测部70的位置(参照图6)。
45.电机转速检测部60构成为磁性编码器，具备多极磁铁板61、支承板62、检测元件(霍尔ic)63以及基板64。多极磁铁板61是形成为n极和s极在圆周方向上交替地出现的圆环状的板。支承板62是外径形成为与多极磁铁板61的内径对应的圆板，多极磁铁板61例如通过热铆接等安装于支承板62的外周。另外，支承板62的中心孔通过压入等而安装于电机43的旋转轴44，从而固定于旋转轴44。因此，多极磁铁板61与电机43的旋转轴44一体地旋转。另外，由于将形成为圆环状的多极磁铁板61安装于圆形状的支承板62而固定于旋转轴44，因此能够成为防止多极磁铁板61、支承板62的加工性变得困难且易于组装的结构。如图8所示，检测元件63相对于多极磁铁板61配置于径向的外侧的位置且相比电机43的外周面配置于径向的内侧。检测元件63检测伴随着多极磁铁板61的旋转的磁场的变化并输出检测信号。
46.如图11所示，基板64具有大致矩形形状的第一基板部64a和第二基板部64b。基板64以第一基板部64a和第二基板部64b彼此正交的方式连续，并且在俯视观察时呈大致l字形。第一基板部64a搭载检测元件63。另一方面，第二基板部64b在下表面侧安装有连接器38。因此，在电动开闭装置30安装于座便装置主体20的状态下，如上所述，连接器38朝向下方(图3的上方)。另外，在第二基板部64b还安装有与电机43的各端子43a连接的引线48等。
47.在此，在齿轮单元50的输入侧罩57，在插通孔57a的下方形成有用于支承第一基板部64a的支承部58，并且在齿轮箱51形成有用于支承第二基板部64b的支承部51c。支承部58和支承部51c形成为支承基板64的支承面处于相同高度，并且水平地支承基板64。另外，输入侧罩57形成有从外周缘向电机43侧立起设置的周壁部57b，在该周壁部57b的一部分形成有切口部57c，该切口部57c具有局部地切割了包括与支承部58处于相同高度的部位的规定范围的形状。基板64的第一基板部64a从切口部57c向周壁部57b内延伸并由支承部58支承，第二基板部64b由支承部51c支承。
48.输出轴位置检测部70具备：对输出轴36的磁铁收容部37的磁铁的磁力进行检测的检测元件(霍尔ic)72；搭载检测元件的基板74；以及从基板74延伸的引线76。检测元件72根据通过输出轴36的旋转磁铁(磁铁收容部37)是处于接近输出轴位置检测部70的位置还是离开输出轴位置检测部70的位置而输出不同的检测信号。即，输出轴位置检测部70构成为根据输出轴36的旋转位置是处于便座14或者便盖16的开闭的哪一种而输出不同的检测信号的位置传感器。此外，输出轴位置检测部70不限于磁检测式，也可以是其他类型的传感器。
49.另外，如图12所示，从基板74延伸的引线76与基板64连接(参照单点划线)。在此，在齿轮单元50的齿轮箱51形成有配线用空间51a。配线用空间51a形成为沿着齿轮箱51的长度方向(齿轮单元50的轴向)贯通齿轮箱51的角部(图10的左下角)。引线76通过该配线用空间51a内而与基板64连接。此外，在图11中，省略了引线76的图示。
50.此外，控制装置28具备未图示的微型电子计算机(微型计算机)，控制装置28向电动开闭装置30(电机43)输出控制信号而对便座14、便盖16进行自动开闭。另外，控制装置28输入来自电机转速检测部60的检测信号来检测电机43的转速，或者输入来自输出轴位置检测部70的检测信号来检测输出轴36的旋转位置(便座14、便盖16的开闭)。
51.这样构成的电动开闭装置30的组装如以下这样进行。图13是表示向电机43组装零件的情形的一例的说明图，图14是表示向齿轮箱51组装零件的情形的一例的说明图。首先，通过安装螺钉46将托架45固定于电机43的端面(图13的(a)、(b))。接着，将组装有多极磁铁板61的支承板62压入旋转轴44并固定(图13的(c))。接着，将第一行星齿轮机构52的太阳齿轮52a安装于旋转轴44(图13的(d))。
52.另外，虽然省略图示，但是在齿轮箱51安装输出侧罩59，并且按序组装第三行星齿轮机构54、第二行星齿轮机构53。接着，组装第一行星齿轮机构52(齿圈52b、小齿轮52c)(图14的(a))。此外，为了便于图示，将齿轮箱51横向放置，但是也可以将齿轮箱51在以输入侧为上方的方式竖立的状态下(纵向)进行组装。接着，将输入侧罩57嵌入齿轮箱51(图14的(b))。由此，防止小齿轮52c的脱落。接着，将安装有检测元件63、连接器38、引线48、76的基板64以支承于支承部58、51c的方式组装于齿轮箱51(图14的(c))。如上所述，引线76以通过配线用空间51a内的方式被布线。
53.接着，将组装了各零件的电机43(图13(d))以托架45的安装孔45a与齿轮箱51的螺纹孔51b连通的方式配置(图14的(e))。虽然省略了图示，但在该状态下将引线48与电机43的端子43a连接。另外，在该状态下托架45位于覆盖基板64的第一基板部64a的位置(图14的(d))。即，第一基板部64a以在输入侧罩57与托架45之间被夹持的状态支承于支承部58。然后，在电机箱41覆盖电机43后，使安装螺钉32通过托架45的安装孔45a而紧固于齿轮箱51的螺纹孔51b，从而电机箱41和齿轮箱51彼此紧固连结(图14的(f))。以下，虽然省略了图示，但是使输出轴36与连结轴56嵌合，通过安装螺钉33将端盖34(参照图4、图7)组装于齿轮箱51，从而电动开闭装置30的组装完成。另外，输出轴位置检测部70的基板74以被齿轮箱51和端盖34夹持的状态被支承。这样，由于各零件通过按顺序层叠而进行组装，因此能够提高组装性。
54.以上说明的电动开闭装置30具备安装于电机43的旋转轴44的多极磁铁板61和相对于多极磁铁板61配置于径向的外侧且相比电机43的外周面配置于径向的内侧的检测元件63。因此，与相对于多极磁铁板61将检测元件63配置于电机43的轴向的结构相比，能够抑制电动开闭装置30的轴向的长度。另外，能够将检测元件63保持在电机43的外径的范围内，从而防止电动开闭装置30在径向上扩大。另外，多极磁铁板61与作为电机43的输出齿轮的太阳齿轮52a为不同的部件，因此能够抑制因加工性的困难而引起的成本上升。因此，能够通过抑制了成本的紧凑的结构来适当地检测电动开闭装置30中的电机43的转速。
55.另外，多极磁铁板61在旋转轴44安装于电机43与作为输出齿轮的太阳齿轮52a之间。由此，不需要为了安装多极磁铁板61而使旋转轴44在与齿轮单元50相反的一侧延伸，因此能够成为进一步抑制了电动开闭装置30的轴向的长度的紧凑的结构。
56.另外，基板64在第一基板部64a搭载检测元件63，并且在第二基板部64b安装有连接器38且连接有引线48、76，该第一基板部64a在电机43(电机单元40)与齿轮单元50之间延伸，该第二基板部64b与电机43的轴向平行地延伸。由此，不需要分开设置检测元件63用的基板和连接器38、引线用的基板，因此能够削减零件数量。另外，通过将基板64设为l字形，并且使第二基板部64b与电机43的轴向平行地延伸，能够抑制基板64在电机43的径向上较大地突出，从而使基板设置空间成为最小限度。因此，能够使电动开闭装置30成为进一步紧凑的结构。
57.另外，由于第一基板部64a以被托架45与输入侧罩57夹持的状态支承于输入侧罩57的支承部58，因此不需要用于固定第一基板部64a的螺钉等，从而能够提高组装性。另外，能够将输入侧罩57兼用于齿轮箱51的输入侧的开口的覆盖和第一基板部64a的支承。
58.虽然在上述的实施方式中，基板64具有第一基板部64a和第二基板部64b，但是并不限定于此，也可以将第一基板部64a和第二基板部64b设为单独的基板。即使在这样的情况下，只要第一基板部64a以被托架45与输入侧罩57夹持的状态支承于支承部58即可。
59.虽然在实施方式中，第一基板部64a以被托架45与输入侧罩57夹持的状态支承于支承部58，但是并不限定于此，也可以被电机43与输入侧罩57夹持的状态支承于支承部58。或者，并不限定于夹持第一基板部64a，也可以通过螺钉等而固定于支承部58、输入侧罩57。另外，也可以是支承部58不设置于输入侧罩57而设置于托架45。
60.虽然在实施方式中，多极磁铁板61在旋转轴44安装于电机43与输出齿轮(太阳齿轮52a)之间，并不限定于此，多极磁铁板61只要安装于旋转轴44即可。例如，也可以是，使旋转轴44以向端子43a侧突出的方式延伸，并且将多极磁铁板61安装于端子43a侧。这样，通过将检测元件63相对于多极磁铁板61配置于径向外侧且相比电机43的外周面配置于径向的内侧，也能够紧凑地构成电动开闭装置30。
61.虽然在实施方式中，例示了具备三个行星齿轮机构的齿轮单元50，但是行星齿轮机构的数量并不限定于三个。另外，不限于行星齿轮机构，也可以由蜗轮等其他齿轮机构构成。
62.虽然在实施方式中，座便装置10具备便座14用的电动开闭装置30a和便盖16用的电动开闭装置30b，但是并不限定于此，通过电动开闭装置30开闭便座14和便盖16的至少一种即可。另外，也可以是，座便装置10不具备便盖16而通过电动开闭装置30a仅对便座14进行开闭。
63.对实施方式的主要要素和用于解决技术问题的手段的栏中所记载的实用新型的主要要素的对应关系进行说明。在实施方式中，便座14相当于“便座”，便盖16相当于“便盖”，电动开闭装置30(30a、30b)相当于“电动开闭装置”，电机32相当于“电机”，齿轮单元50相当于“减速机构”，多极磁铁板61相当于“多极磁铁板”，检测元件63相当于“磁检测元件”。连接器38相当于“连接器”，引线48相当于“引线”。输入侧罩57相当于“罩”，支承部58相当于“支承部”。
64.此外，由于实施方式的主要要素和用于解决技术问题的手段的栏中所记载的与实用新型的主要要素的对应关系是用于具体说明实施方式用于解决技术问题的手段的栏中所记载的用于实施实用新型的方式的一例，因此并不用于限定解决技术问题的手段的栏中所记载的实用新型的要素。即，对于用于解决技术问题的手段的栏中所记载的关于实用新型的解释应基于该栏的记载而进行，实施方式只是用于解决技术问题的手段的栏中所记载的实用新型的具体的一例。
65.以上，虽然使用实施方式对用于实施本实用新型的方式进行了说明，但是本实用新型并不限定于这样的实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，能够以各种方式进行实施，这是不言而喻的。
66.产业上的利用可能性
67.本实用新型能够利用于电动开闭装置、座便装置的制造产业等。