专利名称：便盖开闭单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及可对便盖进行自动驱动而使之从开启状态转向关闭状态的便盖开闭单元。
背景技术：
当使用便器时，如发现便盖处于始终被打开着的状态，多少会使人产生厌恶感，况且从卫生方面考虑也不希望如此。为此，作为将处于打开状态的便盖自动关闭的装置，有人提出了用电动机驱动与便盖相连的转动轴而使处于开启状态的便盖自动地转向关闭状态的便盖开闭单元(例如，参照专利文献1)以往的这种便盖开闭单元，如图8(A)、(B)、(C)所示，连接有便盖6′的转动轴2 0′沿水平延伸，用于驱动该转动轴20′的机构等收纳于从转动轴20′的轴线方向观察大体呈正方形的单元箱30′内。为此，为了不使便盖开启时便盖与单元箱30′相互妨碍，因而将本体外罩7′的中央部分70′向前方突出，以确保便盖开闭单元的单元箱30′的设置所需的空间。
专利文献1日本专利特开平10-262868号公报然而，如图8(A)、(B)、(C)所示，因将本体外罩7′的中央部分70′向前方突出，而必须在便盖6′的里侧边缘上开设缺口60′。结果，存在有本体外罩7′与便盖6′的边界部分形状复杂，外观设计创意不足的问题点。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的课题为，通过对单元箱内的机构零件的结构及其设置安排加以改进而使各结构零件小型紧凑化地加以设置，以提供可采用便于提高西式便器的外观设计创意的单元箱的便盖开闭单元。
为解决上述课题，本发明的便盖开闭单元，具有驱动机构及用于限制便盖因自重而倾倒时的倾倒速度的便盖用液压阻尼装置，其中，上述驱动机构具有沿水平方向延伸的便盖开闭用转动轴及电动机，该电动机旋转驱动该转动轴而对处于全开位置的上述便盖进行驱动，直至该便盖转至因自重而向全闭位置倾倒的位置，其特征在于，上述驱动机构具有用于传递上述电动机驱动力的减速齿轮系；与该减速齿轮系的最终齿轮在机构上相连接的空转齿轮；与该空转齿轮在机构上相连接的驱动齿轮；及与上述转动轴一体化转动、留有游隙地与上述驱动齿轮在机构上相连接的被驱动部，上述驱动齿轮及上述便盖用液压阻尼装置的阻尼箱相对上述转动轴被同轴状地加以设置，且，在上述减速齿轮系中，与上述最终齿轮在机构上相连接的前段齿轮、上述最终齿轮及上述空转齿轮，按此顺序朝向上述驱动齿轮、由下至上依次地纵向排列，由此，上述前段齿轮、上述最终齿轮、上述空转齿轮及上述驱动齿轮，设置在从上述转动轴的轴线方向观察宽度尺寸大体与上述阻尼箱的外径尺寸相等的空间内。
本发明中，将驱动齿轮及便盖用液压阻尼装置的阻尼箱相对上述转动轴被同轴状地加以设置，且，将前段齿轮、最终齿轮及空转齿轮，朝向驱动齿轮、由下至上依次地纵向排列，因此，可将前段齿轮、最终齿轮、空转齿轮及驱动齿轮设置在从上述转动轴的轴线方向观察、宽度尺寸大体与上述阻尼箱的外径尺寸相等的狭窄空间内。
为此，可以在将上述驱动机构、上述便盖用液压阻尼装置及上述转动轴的根基部收纳在其内部的单元箱上，设置收纳上述最终齿轮、上述空转齿轮、上述驱动齿轮、上述被驱动部、上述转动轴的根基部及上述便盖用液压阻尼装置的竖立部分。为此，作为上述单元箱，可采用从转动轴的轴线方向观察呈L字形、I字形、倒T字形的单元箱等的、在竖立部分侧方确保有空间的单元箱。由此，当转动轴与便盖连接、对便盖加以开闭时，便盖的里侧端部不受到单元箱的阻碍，可采用具有直线状端部的不开设缺口的便盖，从而可提高西式便器的外观设计创意。
本发明中，可将上述阻尼箱构成为其上具有向下突出的突出部，并且，在该突出部上支承有上述空转齿轮的旋转中心轴的、与上述驱动齿轮相啮合的相反侧端部。此时，上述最终齿轮具有与上述空转齿轮相啮合的小齿轮及以其下部与上述前段齿轮相啮合的大齿轮，并且以设置成从上述转动轴的轴线方向观察该大齿轮上部与上述突出部重叠为宜。将前段齿轮、最终齿轮及空转齿轮，朝向驱动齿轮、由下至上地纵向排列，前段齿轮、最终齿轮、空转齿轮、驱动齿轮及被驱动部被安置在从转动轴的轴线方向观察、宽度尺寸与阻尼箱外径尺寸大体相等的狭窄空间时，单元箱的高度会因此增加，但在本发明中，将阻尼箱的向下突出部用以支承空转齿轮的旋动中心轴，且从转动轴的轴线方向观察时，使最终齿轮的大齿轮与该突出部相重叠，因此，各构成零件被沿纵向紧凑地加以设置，故而，即使在采用呈L字形、I字形、倒T字形等、具有竖立部分的单元箱的场合，其高度尺寸也可得到压缩。
本发明中，作为上述空转齿轮以按下述构成为宜上述空转齿轮的轴线方向的尺寸比上述便盖用液压阻尼装置的轴线方向的尺寸更长，上述空转齿轮的一侧端部与上述驱动齿轮相啮合，另一侧端部与上述最终齿轮相啮合。作为上述空转齿轮，采用长度长于便盖用液压阻尼装置的空转齿轮，则可容易地构成，使比便盖用阻尼装置更靠近转动轴的轴端侧的驱动齿轮与空转齿轮的一侧端部相啮合、并以阻尼箱的突出部对空转齿轮的旋转中心轴的与驱动齿轮相啮合侧的相反侧的端部进行支承的构造。
本发明中，上述转动轴具有内部贯通的、便座开闭用圆筒状便座支轴，上述单元箱内收纳有上述便座支轴的根基部及与该便座支轴同轴状设置的、对便座因自重而倾倒时的倾倒速度进行限制的便座用液压阻尼装置，并且，以用上述单元箱的一部分构成上述便座用液压阻尼装置的阻尼箱为宜。当如此加以构成时，虽然便座支轴比转动轴更粗，如以单元箱的一部分构成便盖用液压阻尼装置的阻尼箱，则便盖用液压阻尼装置也可被收纳至单元箱上的宽度狭窄的竖立部分内。
上述驱动机构以如下构成为宜上述驱动机构具有可对上述便盖在向关闭方向被驱动的过程中因外力返回上述全开位置的情形加以检测的开启动作检测装置，当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力被返回至上述全开位置时，因外力而中断之后的、对上述便盖向关闭方向的驱动被停止。
本发明中，当由开启动作检测装置检测出便盖在向关闭方向被驱动过程中因外力被返回至全开位置时，由于中断以后的对便盖向关闭方向的驱动被停止，故不会发生在使用中便盖倒下的情形，因而具有良好的使用方便性。即，在驱动机构中将步进电动机等用作驱动源、以通电时间及脉动数等对便盖向关闭方向的驱动加以控制的场合，当检测出便盖在向关闭方向被驱动过程中因外力已被返回至全开位置时，其后剩余的、以通电时间及脉动数等对便盖向关闭方向的驱动被中断。因此，便盖不会在外力解除后倒下，因而具有良好的使用方便性。
本发明中，可对上述便盖设定自立保持位置，在该自立保持位置处施加自立保持力矩，使上述便盖或便座在从上述全开位置至上述全闭位置间的中途位置处保持竖立状态。在此场合，以如下构成为宜当上述便盖通过上述自立保持位置后，与上述便盖处于从上述全开位置至通过上述自立保持位置前的区间相比较，上述驱动机构以较小的驱动力对上述转动轴进行旋转驱动。通过如此构成，在便盖处于关闭动作中途、用手使便盖返回其开启状态时，如便盖已通过自立保持位置后，则以小的力便可打开便盖。另外，将作用于便盖的驱动力切换成小的驱动力，可因此提高步进电动机的转速，从而可使便盖迅速转向关闭状态。由此，当下一位利用者来到时，不会发生便盖正处于向关闭方向活动的异样情景。
本发明中，上述驱动机构具有，例如与上述电动机的输出轴侧连接的驱动齿轮、与上述转动轴侧连接的被驱动部、及对上述驱动齿轮与上述被驱动部的机构连接进行切换的切换机构，该切换机构被构成为在位于上述全开位置的上述便盖因上述电动机的正向转动而通过该便盖可凭借自重向关闭方向转动的自重倾倒开始位置前的区间内，对上述转动轴进行旋转驱动时，上述被驱动部与上述驱动构件连动，当上述便盖通过上述自重倾倒开始位置后，上述被驱动部与上述驱动齿轮间的连动解除，独立于上述驱动齿轮的上述被驱动部与因自重而转动的上述便盖连动，并且，独立于上述被驱动部的上述驱动齿轮，因上述电动机反向转动，返回至上述便盖处于上述全开位置时的初期位置。在此场合，上述驱动机构，以具有以下特征为宜当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力已返回至上述全开位置时，上述驱动机构，停止因外力而中断后的、由上述电动机正向转动对便盖向关闭方向的驱动，并且，停止因上述电动机反向转动而使上述驱动齿轮返回初期位置的动作。便盖在向关闭方向被驱动过程中、用外力将其返回全开位置时，由于驱动构件也已在外力作用下返回至初期位置，若此时对驱动构件向返回初期位置的方向进一步加以驱动，则驱动构件会与用于对该初期位置加以定位的限动零件发生碰撞。但若停止上述驱动，则可避免驱动构件与限动零件间发生碰撞。因此，可防止因驱动构件与限动零件间发生碰撞而产生的异常声响及构件破损。
本发明中，上述驱动机构具有，例如与上述电动机的输出轴侧连接的驱动齿轮、与上述转动轴侧连接的被驱动部、及对上述驱动齿轮与上述被驱动部的机构连接进行切换的切换机构，上述切换机构被构成为在位于上述全开位置的上述便盖因上述电动机的正向转动而通过该便盖可凭借自重向关闭方向转动的自重倾倒开始位置前的区间内，对上述转动轴进行旋转驱动时，上述被驱动部与上述驱动构件连动，当上述便盖通过上述自重倾倒开始位置后，上述被驱动部与上述驱动构件间的连动解除，独立于上述驱动构件的上述被驱动部与因自重而转动的上述便盖连动，并且，独立于上述被驱动部的上述驱动构件，因上述电动机反向转动，返回至上述便盖处于上述全开位置时的初期位置。在此场合，上述驱动机构，以具有以下特征为宜当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力已返回至上述全开位置时，上述驱动机构，停止因上述电动机反向转动而使上述驱动齿轮返回初期位置的动作。便盖在向关闭方向被驱动过程中，用外力将之返回全开位置时，由于驱动构件也已在外力作用下返回至初期位置，若此时对驱动构件向返回初期位置的方向进一步加以驱动，则驱动构件会与用于对该初期位置加以定位的限动零件发生碰撞。但若停止上述驱动，则可避免驱动构件与限动零件间发生碰撞。因此，可防止因驱动构件与限动零件间发生碰撞而产生的异常声响及构件破损等。
本发明中，作为本发明所采用的电动机，以步进电动机为宜。通过如此构成，在电动机对便盖向关闭方向旋转驱动过程中，将其用手动打开时，若采用步进电动机，则可使电动机的动作进程因此失步。由此，即使在电动机驱动过程中，也可用小的力对便盖进行逆向操作。
图1(A)、(B)、(C)分别为具有应用本发明的便盖开闭单元的西式便器的侧视图、俯视图及表示便盖动作的侧视图。
图2(A)、(B)、(C)分别为图1所示的便盖开闭单元的主视图、右视图及后视图。
图3为图1所示的便盖开闭单元的便盖动作说明图。
图4为表示本形态的便盖开闭单元中用作驱动源的步进电动机的动作条件的说明图。
图5(A)、(B)、(C)为表示位于本形态的便盖开闭单元内的构成驱动机构的各种零件的安置方式的俯视图，分别对应于便盖处于全开位置P0、反转位置P5及全闭位置P7。
图6为本形态的便盖开闭单元内构成驱动机构的各种零件的展开图。
图7为对应用本发明的其他的便盖开闭单元中构成驱动机构的各种零件的安置方式从背面观察时的说明图。
图8(A)、(B)、(C)分别为具有以往的便盖开闭单元的西式便器的侧视图、俯视图及便盖开启状态的侧视图。
具体实施例方式
以下，参照附图对应用本发明的便盖开闭单元加以说明。
(整体构成)图1(A)、(B)、(C)分别为具有应用本发明的便盖开闭单元的西式便器的侧视图、俯视图及表示便盖动作的侧视图。图2(A)、(B)、(C)分别为本形态的便盖开闭单元的主视图、右视图及后视图。图3为表示本形态的便盖开闭单元的便盖动作说明图。图4为表示本形态的便盖开闭单元中的用作驱动源的步进电动机的动作条件的说明图。
图1(A)、(B)、(C)及图2(A)、(B)中，本形态的西式便器1由便器本体2及便座单元4构成，便座单元4由便座5、便盖6、本体外罩7及便盖开闭单元10构成。便盖开闭单元10具有，由从正面(转动轴的轴线方向)观察时沿横向延伸的部分10b及由此向上方延伸的竖立部分10a构成的大体呈L字形的单元箱30，沿L字形的横方向延伸的部分10b固定于本体外罩7的下部。
单元箱30上，从其竖立部分10a的靠近上端的位置，同轴状地突出有与便座5连接的便座支轴11及与便盖6连接的转动轴20，便座5及便盖6分别可在便座支轴11及转动轴20周围转动。此时，由于设有转动轴20的单元箱30的竖立部分10a的侧向留有空间，故在便盖6开启时，便盖6与单元箱30不会相互妨碍。因而，本形态采用的便盖6在本体外罩7一侧未开设缺口，便盖6与本体外罩7的边界部分呈直线状。
如图1及图3所示，本形态的便盖开闭单元10，用于驱动与便盖6连接的转动轴20，使之在其轴线周围旋转，从而驱动便盖6使之从处于图1(C)中实线LA所示的竖立状态转向图1(A)所示的平伏状态。在以下的说明中，将图1(C)中实线LA所示的竖立状态称为「全开位置P0」，将图1(A)所示的平伏状态称为「全闭位置P7」。
另外，在临近全闭位置P7处，设定了由全闭传感器97进行检测的全闭检测位置P6。便盖6经过此位置时，对便盖6是否已关闭进行监视。
凭借此监视功能，即使无人在场，在规定的时间内，如便盖6处于全开位置P0，便盖开闭单元10动作，自动向关闭方向驱动便盖6。
此时，当便盖6经旋转驱动处于由全开位置P0转向全闭位置P7的途中，自经过由点划线LB所示的斜立状态以后，便盖6将凭借其自重倒向全闭位置P7。以下的说明中，将图1(C)中由点划线LB所示的位置称为「自重倾倒开始位置P4」。
当便座5处于平伏于便器本体2上状态时，便盖开闭单元10仅对便盖6进行驱动。而当便座5与便盖6同时处于全开位置P0时，便盖开闭单元10则对便盖6及便座5两者，在自全开位置P0至自重倾倒开始位置P4期间进行旋转驱动。在此，在便盖开闭单元10的构成中设有用于使便座5保持大体直立状态的、利用弹簧施力的棘轮机构的自立保持机构，通过该自立保持机构作用于便座5的自立保持力矩也作用于便盖6。该自立保持力矩，当便盖6处于图1(C)中由虚线LC所示的位置时，对便盖6产生作用。在以下的说明中，将该位置称为「自立保持位置P1」。另外，以下的说明针对便座5上施加自立保持力矩的例子，至于对便盖6施加自立保持力矩的构成，其情形也相同。
对应于上述构成，本形态的便盖开闭单元10，当将处于全开位置P0的便盖6转向全闭状态时，对作为驱动源的步进电动机的正方向的步进数加以设定，以使便盖6自全开位置P0经自重倾倒开始位置P4继续向关闭方向倾倒并通过规定的充裕角而到达反转位置P5的期间内对转动轴20(便盖6)加以驱动。另外，将步进电动机设定成，当便盖6到达反转位置P5后，按规定的步进数反向转动，以使下述的驱动机构的驱动零件回复至初期位置。
因此，便盖6在电动机驱动下通过自重倾倒开始位置P4而到达反转位置P5之后凭借自重倾到转动至全闭位置P7。
另外，如图4中直线T所示，本形态中，将处于全开位置P0的便盖6驱动至反转位置P5过程中，便盖6所受负荷除单独旋转驱动便盖6所需的负荷之外，在通过自立保持位置P1时，还加上施于便座5的自立保持力矩的负荷。
因而，如图4中直线R所示，本形态在由自立保持位置P1向关闭方向倾倒的位置上设定了脉动率切换位置P2，在便盖6自全开位置P0通过自立保持位置P1而到达脉动率切换位置P2过程中，将施加于步进电动机的脉动率控制在低水平(脉动率A)，以便在自起动区域内产生大的驱动力，而当便盖6通过脉动率切换位置P2以后直至到达反转位置P5过程中，则提高施加于步进电动机的脉动率(脉动率B)，在响应区域内驱动力虽小，但旋转速度被提高。便盖6自脉动率切换位置P2至到达反转位置P5过程中的由脉动率B产生的驱动力不能使便盖6通过自立保持位置P1。
另外，当将便盖6从全开位置P0驱动至反转位置P5后，步进电动机反向转动，使下述的驱动机构返回初期状态，此反向转动时的脉动率为脉动率B，其产生的驱动力虽小但可实现高速转动。此时，自反转位置P5至脉动率切换位置P2的区域为自起动区域，自脉动率切换位置P2至全开位置P0为响应区域。
再次依据图3进行说明，图中，本形态的便盖开闭单元10，在由自立保持位置P1向关闭方向倾倒作为充裕角的10°位置上设定了凭借通过传感器98进行检测的通过检测位置P3，可对虽对便盖6向关闭方向驱动但便盖6却由关闭方向被返回开启方向的情形加以监视，并且，在便盖6被人为地返回全开位置P0的场合，可停止被中断了的、对便盖6向关闭方向的电动机驱动及用于使驱动机构的驱动构件返回初期位置目的的电动机驱动。此外，本形态中，将凭借通过传感器进行检测的位置与脉动率切换位置P2设定在同一位置上。
所有这些控制操作，都是通过构成于便座单元4上的控制部(未作图示)进行的。
(便盖开闭单元的内部构造)图5(A)、(B)、(C)为表示位于本形态的便盖开闭单元内的构成驱动机构的各种零件的安置方式的俯视图，分别对应于便盖6处于全开位置P0、反转位置P5及全闭位置P7。图6为本形态的便盖开闭单元内构成驱动机构的各种零件的展开图。
如图5(A)及图6所示，在本形态的便盖开闭单元10的单元箱30内，在转动轴20的根端侧连接有俯视呈圆形的连接轮40(被驱动部)，并且，在单元箱30内，设置有作为电动机(驱动源)用于通过连接轮40对便盖6旋转驱动的可正反双向旋转的步进电动机60。步进电动机60的电动机箱及底板由设于上箱36沿L字形横向延伸部分10b上的圆形肋与槽状肋定位并固定。
自步进电动机60的输出轴至连接轮40的驱动力传递路径上，构成有减速齿轮系，构成该减速齿轮系的零件有固定于步进电动机60的输出轴上的小齿轮61，具有与该小齿轮61啮合的齿轮的第1轮70，具有与该第1轮70的小齿轮啮合的齿轮的第2轮71，具有与该第2轮71相啮合的小齿轮的第3轮72，具有与该第3轮72的小齿轮啮合的齿轮的第4轮73，与该第4轮73的小齿轮73b啮合的空转齿轮8及与空转齿轮8啮合的驱动齿轮50，在驱动齿轮50与连接轮40之间设有对驱动齿轮50与连接轮40的机构连接进行切换的切换机构80。此外，本形态中，第3轮72为前段齿轮，第4轮73为最终齿轮。在此，驱动齿轮50与连接轮40同平面且同轴状相重合，并可绕共同的旋转中心轴旋转。
切换机构80，在驱动齿轮50上与连接轮40相面对的侧面上，设有以其旋转中心轴为圆心的圆弧状凹部构成的槽51及与槽51相对于旋转中心轴点对称的由段部构成的圆弧状凹部52，并且，在连接轮40上设有分别嵌入槽51及圆弧状凹部52的2个突起41。
图5(A)中，对便盖6处于全开位置P0时的状态加以表示，当便盖6处于全开位置P0时，突起41处于与槽51的位于顺时针方向CW侧的一方边缘511及位于逆时针方向CCW侧的另一方的边缘512中的边缘511略微相碰触的状态。同时，(另一)突起41处于与圆弧状凹部52的位于顺时针方向CW侧的一方边缘521及位于逆时针方向CCW侧的另一方的边缘522中的边缘521略微相碰触的状态。
在此，槽51及圆弧状凹部52设置于大约为157°的角度范围内，而突起41所占的角度范围为30°，因而，在槽51与突起41间确保有与127°角度范围相当的游隙。
另外，在单元箱30的内侧设有2个限动零件31、32，用于将便盖6自全开位置P0转至自重倾倒开始位置P4时，对驱动齿轮50的初期位置及终点位置从机构上加以限定，而在驱动齿轮50上设有可与该限动零件31、32产生干涉的突起55。
连接轮40的外周部固定有1个传感器用磁铁96，而在连接轮40的侧面位置上设置有传感器用基板99。传感器用基板99上设置有对传感器用磁铁96的通过加以检测的由霍尔集成电路构成的全闭传感器97及通过传感器98(开启动作检测装置)，通过传感器98位于连接轮40的下方，全闭传感器97设于连接轮40的侧方，位于相对通过传感器98的逆时针CCW方向。
本形态的便盖开闭单元10上，对便座支轴11设有油阻尼装置21，对转动轴20设有油阻尼装置22。
另外，便座支轴11上设有用于使便座5保持大体直立状态的、利用弹簧施力的棘轮机构的自立保持机构23。
(各机构零件的设置安排及其效果)在将上述的驱动机构设置于单元箱30内时，本形态中，首先将连接轮40、驱动齿轮50、便盖用油阻尼装置22的阻尼箱220相对转动轴20进行同轴状设置，并将减速齿轮系的第3轮72即前段齿轮、第4轮73即最终齿轮及空转齿轮8按此顺序朝驱动齿轮50方向由下至上地纵向排列进行设置。为此，从图5可以看出，第3轮72即前段齿轮、第4轮73即最终齿轮、空转齿轮8、驱动齿轮50及连接轮40被设置在其宽度尺寸从转动轴20轴线方向观察时、与阻尼箱220的外径尺寸大体相等的空间内。
因此，在单元箱30上的从转动轴20的轴线方向观察时宽度狭窄的竖立部分10a内，可以收纳第4轮73即最终齿轮、空转齿轮8、驱动齿轮50、连接轮40、转动轴20的根基端及便盖用油阻尼装置22。正因如此，作为单元箱30，才可以采用从转动轴20的轴线方向观察时可见其竖立部分10a的两侧方留有空间的L字形的形状。由此，当转动轴20连上便盖6、对便盖6加以开闭时，便盖6的端部不受到单元箱30的阻碍，故可采用具有直线状端部的不开设缺口的便盖6，从而可提高西式便器1的外观设计创意。
另外，将第4轮73即最终齿轮、空转齿轮8、驱动齿轮50及连接轮40安置于宽度尺寸与阻尼箱220外径尺寸大体相等的狭窄空间时，若不经合理安排，则单元箱30的高度会增加，但由于在本形态中，如下所述，将各构成零件沿纵向紧凑设置，故而，即使采用具有竖立部分10a的单元箱30，对其高度尺寸也可加以压缩。
即，如图6所示，便盖用油阻尼装置22的阻尼箱220具有有向下伸出的突出部221，并且，该突出部221对与空转齿轮8的旋动中心轴9的驱动齿轮50相啮合的相反侧端部加以支承。另外，第4轮73即最终齿轮具有与空转齿轮8啮合的小齿轮731及位于其下部的与第3轮72即前段齿轮啮合的大齿轮732，该大齿轮732，从转动轴20的轴线方向观察，其上部与突出部221相重叠。由于该重叠结构特点，本形态可将各构成零件沿纵向紧凑设置，从而压缩单元箱30的高度尺寸。
而且，本形态中采用的空转齿轮8，其轴线方向的尺寸长于便盖用油阻尼装置22的轴线方向的尺寸，空转齿轮8的一侧端部与驱动齿轮50啮合，另一侧端部与第4轮73即最终齿轮啮合。因而，可容易地构成使比便盖用油阻尼装置22更靠近转动轴20轴端侧的驱动齿轮50与空转齿轮8的一侧端部相啮合、并以阻尼箱220的突出部221对空转齿轮8的旋动中心轴9的与驱动齿轮50啮合的相反侧的端部进行支承的构造。
此外，本形态中，单元箱30内收纳有便座用油阻尼装置21，该油阻尼装置21的阻尼箱由单元箱30的一部分210构成。因而，尽管便座支轴11比转动轴20更粗，但由于可省略由另外的单独零件构成的阻尼箱，所以可将便座用油阻尼装置21也收纳于单元箱30的宽度狭窄的竖立部分10a内。
(便盖的开闭动作)
本形态的便盖开闭单元10中，便盖6处于全开位置P0时，如图5(A)所示，连接轮40的突起41位于设置在驱动齿轮50上的槽51的一侧边缘511近处及圆弧状凹部52的一侧边缘521近处。
该状态下，检测出便座单元4上无人正在使用，且当便盖开闭单元10的全闭传感器97检测出便盖6静置于开启状态已经过规定的时间时，步进电动机60首先向正方向驱动规定的步进数。结果，步进电动机60的输出轴的旋转向第1轮70、第2轮71、第3轮72、第4轮73、空转齿轮8及驱动齿轮50传递，如图5(B)所示，驱动齿轮50向逆时针CCW方向转动60°。该位置为驱动齿轮50的终点位置。在如此进行转动的过程中，位于驱动齿轮50的槽51及圆弧状凹部52内的连接轮40的突起41各自受到边缘511、521的按压，故使连接轮40转动60°，便盖6通过自立保持位置P1及自重倾倒开始位置P4而到达反转位置P5。其间，当便盖6自全开位置P0通过自立保持位置P1抵达脉动率切换位置P2前，将施加于步进电动机60的脉动率控制在A水平而产生大驱动力，而当便盖6通过脉动率切换位置P2后直至抵达反转位置P5期间，将施加于步进电动机60的脉动率提高至B水平，转动速度被提高。
在如此对便盖6向关闭方向驱动之际，当便盖6通过自重倾倒开始位置P4后，凭借自重继续倾倒，在反转位置P5停止电动机驱动后，便盖6也会倒向全闭位置P7。此时，由于针对转动轴20设有油阻尼装置22，故而便盖6不会急剧倾倒。另外，由于针对便座支轴11设有油阻尼装置21，故而，便座5不会急剧倾倒。
在便盖6如此凭借自重倒向全闭位置P7之际，连接轮40的突起41，如图5(C)所示，向逆时针CCW方向转动60°。但由于驱动齿轮50的槽51及圆弧状凹部52与突起41之间留有充足的游隙，因而，驱动齿轮50与突起41不相干涉，驱动齿轮50与连接轮40之中，只有连接轮40与便盖6连动。
另外，当便盖6被向关闭方向旋转驱动时，由于固定于连接轮40的传感器用磁铁96沿逆时针CCW方向转动，故当便盖6临近全闭位置P7位于30°角度位置(全闭检测位置P6)时，传感器用磁铁96与位置传感器97接近，位置传感器97发出的输出信号被切换。由此，通过从位置传感器97输出的信号，可对便盖6的关闭加以检测。
另一方面，在便盖6通过反转位置P5的时刻，步进电动机60反向旋转，驱动齿轮50向顺时针CW方向转动60°，返回如图5(C)所示的初期位置。此时，驱动齿轮50与突起41不相干涉地返回初期位置。
当便盖6如上所述地移动至全闭位置P7处于动作完成状态时，若有利用者以手动方式开启便盖6，则连接轮40与便盖6的转动相连动，由图5(C)所示位置返回至图5(A)所示位置，而此时驱动齿轮50由于已返回至初期位置，因此，突起41不与驱动齿轮50相干涉。由此，只须施加轻巧的力便可将便盖6返回至全开位置P0。
(在关闭驱动过程中便盖被打开的场合的动作及其效果)便盖6如上所述地被电动机向关闭方向驱动的过程中，便盖通过由通过传感器98进行检测的通过检测位置P3(脉动率切换位置P2)后，若遇到便盖6由人为的外力操作而被返回全开位置P0的情形，则传感器用磁铁96会从由霍尔集成电路构成的通过传感器98上通过。由此，可检测出便盖6已由人为的外力返回全开位置P0。
遇此情形，步进电动机60本应留有便盖6抵达反转位置P5之前的步进数，但由于本形态将之取消，故而，步进电动机60在被外力中断后，对便盖6的向关闭方向的驱动被停止。
另外，便盖6由电动机向关闭方向被驱动的过程中，若遇便盖6因人为的外力而被返回全开位置P0的情形，由于驱动齿轮50因此外力已返回至图5(A)所示的位置，因而，步进电动机60不再进行本应在便盖抵达反转位置P5后进行的反向转动。
如上所述，本形态的便盖开闭单元10，在便盖6被电动机向关闭方向驱动的过程中，便盖通过由通过传感器98进行检测的通过检测位置P3(脉动率切换位置P2)后，若遇到便盖6由人为的外力操作而被返回全开位置P0的情形，步进电动机60在被外力中断后，对便盖6的向关闭方向的驱动被停止。由此，避免了在使用中发生便盖6倒下的不便。
另外，在便盖6被电动机向关闭方向驱动的过程中，遇到便盖6由人为的外力操作而被返回全开位置P0的情形时，步进电动机60不再进行本应在便盖抵达反转位置P5后进行的反向转动。因此，不会发生因不必要的初期化动作而引起驱动齿轮50的突起55与限动零件31相撞的情况，所以不会发出异常声响，且可防止因相撞造成突起55或限动零件31受到损伤。
更进一步地，本形态中，为确保便盖6从全开位置P0能够可靠地通过自立保持位置P1，以脉动率A驱动步进电动机60，而当便盖6通过脉动率切换位置P2后，则以可产生扣除自立保持力矩后剩余力矩的脉动率B来驱动步进电动机60。由此，如在便盖6关闭动作过程中，希望用手将其返回至开启状态时，若便盖6大致已通过了自立保持位置P1(脉动率切换位置P2)，则能以轻巧的力便可将其打开。另外，如以小的驱动力驱动便盖6，可因此提高步进电动机60的转速，从而可使便盖6迅速转向关闭状态。由此，当下一位利用者来到时，便盖6不会发生成为向关闭方向活动的异样场景。
上述的形态1，虽被构成为，当便盖6由电动机向关闭方向被驱动过程中，用通过传感器98可检测出被人为的外力返回全开位置P0，从而停止中断以后的步进电动机60对便盖6向关闭方向的驱动，然而，也可不使用通过传感器98，仅凭借步进电动机60的驱动力，便可防止便盖6的意外倾倒。
具体叙述如下上文中依据图4已作说明，便盖6自全开位置P0通过自立保持位置P1抵达脉动率切换位置P2前，将施加于步进电动机60的脉动率控制在低水平(脉动率A)，以产生大的驱动力，而在便盖6通过脉动率切换位置P2后直至抵达反转位置P5的阶段，则将施加于步进电动机60的脉动率提高至高水平(脉动率B)，此时驱动力虽小，但提高了转速。而且，当便盖6通过脉动率切换位置P2后以脉动率B所产生的步进电动机60的驱动力水平，不足以使便盖6通过自立保持位置P1。
由此，当便盖6向关闭方向被电动机驱动过程中、便盖6与便座5一起被人为的外力返回全开位置P0时，即使在被中断后再次由步进电动机60对便盖6进行关闭方向的驱动，以脉动率B使步进电动机60产生的驱动力无法使便盖6及便座5通过自立保持位置P1。因此，在关闭方向驱动过程中，便盖6及便座5即使被人为的外力返回到全开位置P0，也不会产生便盖6及便座5倒下的不便。
上述形态中，采用了从转动轴20轴线方向观察呈L字形的单元箱30，只要具有在侧方留有空间的竖立部分10a，也可以采用如图7所示的I字形的单元箱30。由于采用此单元箱30时的构成与上述实施形态相同，故而对具有相同功能的部分采用同一的编号附于图中，并省略说明。另外，只要具有在侧方留有空间的竖立部分10a，也可以采用倒T字形的单元箱30。
另外，上述形态中，对步进电动机60驱动力的增减是通过切换脉动率来实现的，也可以单纯地通过改变电动机的电压、或电流来实现。
权利要求
1.一种便盖开闭单元，具有驱动机构及用于限制便盖因自重而倾倒时的倾倒速度的便盖用液压阻尼装置，其中，上述驱动机构具有沿水平方向延伸的便盖开闭用转动轴及电动机，该电动机旋转驱动该转动轴而对处于全开位置的上述便盖进行驱动，直至该便盖转至因自重而向全闭位置倾倒的位置，其特征在于，上述驱动机构具有用于传递上述电动机驱动力的减速齿轮系；与该减速齿轮系的最终齿轮在机构上相连接的空转齿轮；与该空转齿轮在机构上相连接的驱动齿轮；及与上述转动轴一体化转动、留有游隙地与上述驱动齿轮在机构上相连接的被驱动部，上述驱动齿轮及上述便盖用液压阻尼装置的阻尼箱相对上述转动轴被同轴状地加以设置，且，在上述减速齿轮系中，与上述最终齿轮在机构上相连接的前段齿轮、上述最终齿轮及上述空转齿轮，按此顺序朝向上述驱动齿轮、由下至上依次地纵向排列，由此，上述前段齿轮、上述最终齿轮、上述空转齿轮及上述驱动齿轮，被设置在从上述转动轴的轴线方向观察、宽度尺寸大体与上述阻尼箱的外径尺寸相等的空间内。
2.根据权利要求1所述的便盖开闭单元，其特征在于，将上述驱动机构、上述便盖用液压阻尼装置及上述转动轴的根基部收纳在其内部的单元箱，具有收纳上述最终齿轮、上述空转齿轮、上述驱动齿轮、上述被驱动部、上述转动轴的根基部及上述便盖用液压阻尼装置的竖立部分，在上述单元箱的上述竖立部分的侧方确保有空间。
3.根据权利要求2所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述阻尼箱具有向下突出的突出部，并且，在该突出部上支承有上述空转齿轮的旋转中心轴的、与上述驱动齿轮相啮合侧的相反侧端部。
4.根据权利要求3所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述最终齿轮具有与上述空转齿轮相啮合的小齿轮及以其下部与上述前段齿轮相啮合的大齿轮，从上述转动轴的轴线方向观察该大齿轮，其上部与上述突出部重叠。
5.根据权利要求2所述的便盖开闭单元，其特征在于，作为上述空转齿轮，使用其轴线方向的尺寸比上述便盖用液压阻尼装置的轴线方向的尺寸更长的齿轮，上述空转齿轮的一侧端部与上述驱动齿轮相啮合，另一侧端部与上述最终齿轮相啮合。
6.根据权利要求2所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述转动轴具有内部贯通的、便座开闭用圆筒状便座支轴，上述单元箱内收纳有上述便座支轴的根基部及与该便座支轴同轴状设置的、对便座因自重而倾倒时的倾倒速度进行限制的便座用液压阻尼装置，且，该便座用液压阻尼装置的阻尼箱由上述单元箱的一部分构成。
7.根据权利要求1所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述驱动机构具有可对上述便盖在向关闭方向被驱动的过程中因外力使上述便盖返回上述全开位置的情形加以检测的开启动作检测装置，当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力被返回上述全开位置时，因外力而中断之后的、对上述便盖向关闭方向的驱动被停止。
8.根据权利要求7所述的便盖开闭单元，其特征在于，对上述便盖设定自立保持位置，在该自立保持位置处施加自立保持力矩，使上述便盖或便座在从上述全开位置至上述全闭位置间的中途位置处保持竖立状态，当上述便盖通过上述自立保持位置后，与上述便盖从上述全开位置至通过上述自立保持位置前的区间相比较，上述驱动机构以较小的驱动力对上述转动轴进行旋转驱动。
9.根据权利要求8所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述驱动机构具有对上述驱动齿轮与上述被驱动部的机构连接进行切换的切换机构，该切换机构被构成为在位于上述全开位置的上述便盖因上述电动机的正向转动而通过该便盖可凭借自重向关闭方向转动的自重倾倒开始位置前的区间内，对上述转动轴进行旋转驱动时，上述被驱动部与上述驱动齿轮连动，当上述便盖通过上述自重倾倒开始位置后，上述被驱动部与上述驱动齿轮间的连动解除，独立于上述驱动齿轮的上述被驱动部与因自重而转动的上述便盖连动，并且，因上述电动机反向转动，使独立于上述被驱动部的上述驱动齿轮返回至上述便盖处于上述全开位置时的初期位置，当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力已返回至上述全开位置时，上述驱动机构，停止因上述电动机反向转动而使上述驱动齿轮返回初期位置的动作。
10.根据权利要求7所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述驱动机构具有对上述驱动齿轮与上述被驱动部的机构连接进行切换的切换机构，该切换机构被构成为在位于上述全开位置的上述便盖因上述电动机的正向转动而通过该便盖可凭借自重向关闭方向转动的自重倾倒开始位置前的区间内，对上述转动轴进行旋转驱动时，上述被驱动部与上述驱动齿轮连动，当上述便盖通过上述自重倾倒开始位置后，上述被驱动部与上述驱动齿轮间的连动解除，独立于上述驱动齿轮的上述被驱动部与因自重而转动的上述便盖连动，并且，独立于上述被驱动部的上述驱动齿轮，因上述电动机反向转动，返回至上述便盖处于上述全开位置时的初期位置，当上述开启动作检测装置检测出上述便盖因外力已返回至上述全开位置时，上述驱动机构，停止因外力而中断后的、由上述电动机正向转动对便盖向关闭方向的驱动，并且，停止因上述电动机反向转动而使上述驱动齿轮返回初期位置的动作。
11.根据权利要求7所述的便盖开闭单元，其特征在于，上述电动机为步进电动机。
全文摘要
本发明提供的便盖开闭单元，可采用便于提高西式便器的外观设计创意的单元箱。便盖开闭单元(10)中，将连接轮(40)、驱动齿轮(50)及便盖用油阻尼装置与转动轴(20)同轴状设置，且，将减速齿轮系中的第3轮(72)即前段齿轮、第4轮(73)即最终齿轮及空转齿轮(8)朝向驱动齿轮(50)由下至上地纵向排列。由此，可将第4轮(73)即最终齿轮、空转齿轮(8)、驱动齿轮(50)及连接轮(40)，设置在从转动轴(20)的轴线方向观察呈L字形的单元箱(30)的竖立部分(10a)内。
文档编号F16C11/04GK1550686SQ20041004562
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者山田洋志 申请人:株式会社三协精机制作所