特許 6084876 蓋体駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6084876

(24)【登録日】2017年2月3日

(45)【発行日】2017年2月22日

(54)【発明の名称】蓋体駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/28 20060101AFI20170213BHJP

【ＦＩ】

   F16H1/28

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-70921(P2013-70921)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-194248(P2014-194248A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2016年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】林 勝彦

【審査官】 岡本 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０６８３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１７６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０７０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１２０７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ、出力軸および前記モータの回転を当該出力軸に伝達する駆動力伝達機構、前記駆動力伝達機構を搭載するフレームを有し、前記駆動力伝達機構が前記モータの回転を減速する不思議遊星歯車機構を備え、前記モータの駆動により前記出力軸に連結された蓋体を開閉する蓋体駆動装置において、
前記不思議遊星歯車機構は、前記出力軸と同軸で軸線方向に離間する位置に配置された第１内歯歯車および第２内歯歯車と、前記第１内歯歯車と噛合する第１遊星歯車および当該第１遊星歯車と同軸に配置されて前記第２内歯歯車と噛合する第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車を支軸回りに自転可能に保持する遊星キャリアと、前記第２遊星歯車と噛合する太陽歯車と、を備え、
前記太陽歯車は、入力要素であり、
前記第１内歯歯車は、出力要素であり、
前記第２内歯歯車は、固定要素であり、
前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車は一体であり、
前記第１遊星歯車と前記第１内歯歯車とが噛合して接触している第１接触部ｔ１から前記支軸の軸線までの第１距離と、前記第２遊星歯車と前記第２内歯歯車とが噛合して接触している第２接触部ｔ２から前記支軸の軸線までの第２距離とは相違しており、前記第１距離と前記第２距離との大小関係が変化することがなく、
前記フレームにおいて前記第２内歯歯車を保持している保持部と当該第２内歯歯車の間には、予め設定したトルク以上のトルクが前記第２内歯歯車に加わったときに、前記保持部に対して前記第２内歯歯車をスライドさせるトルクリミッタが配置されており、
前記保持部は、前記軸線方向に突出しており、前記第２内歯歯車の内周側に挿入されて当該第２内歯歯車を内周側から保持し、
前記トルクリミッタは、前記保持部において前記第２内歯歯車と対峙する外周面部分と前記第２内歯歯車との間に構成されていることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とはピッチ円直径が相違しており、前記ピッチ円直径が小さい一方の遊星歯車の歯先は他方の遊星歯車の歯底よりも径方向の外側に位置していることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とは、歯数が同一であることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記第１内歯歯車は、前記出力軸と一体であるいることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一項において、
前記第１内歯歯車、前記第１遊星歯車、前記第２遊星歯車、前記支軸、および、前記第２内歯歯車は、金属製であることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項6】

請求項１から５の何れか一項において、
前記トルクリミッタは、トレランスリングであり、
前記トレランスリングは、前記保持部の前記外周面部分に装着されていることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項7】

請求項１から６の何れか一項において、
前記駆動力伝達機構は、前記モータから前記出力軸に向かう駆動力伝達方向において前記不思議遊星歯車機構の上流側に隣接配置された減速機構を備えており、
前記保持部は、筒状であり、
前記保持部の内周側には前記減速機構の出力要素と前記太陽歯車とを一体回転可能に連結する連結部材が貫通していることを特徴とする蓋体駆動装置。

【請求項8】

請求項１から７の何れか一項において、
前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車として、それぞれ３個以上の前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車を備えており、
３個以上の前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車は、前記出力軸の軸線回りに等角度間隔で配置されていることを特徴とする蓋体駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洋式便器の便座などの蓋体を開閉するための蓋体駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

洋式便器の便座を開閉するための蓋体駆動装置は、便座の後端部に設定された回転中心軸線回りに便座を回動させるので、大きなトルクが求められる。この一方で、洋式便器の消費電力を抑制するために、駆動源として小型のモータを搭載することが要求される。

【0003】

特許文献１には小型のモータを駆動源としながら大きなトルクを得ることができるギヤードモータが記載されている。同文献のギヤードモータは、モータの回転を出力軸に伝達する駆動力伝達機構にモータの回転を減速する遊星歯車機構を有している。遊星歯車機構は、出力軸と同軸で軸線方向に離間する位置に配置された第１内歯歯車および第２内歯歯車と、第１内歯歯車および第２内歯歯車と噛合する遊星歯車と、遊星歯車を自転可能に保持する支軸を有する遊星キャリアを備えている。第１内歯歯車は出力軸と一体の出力要素となっており、遊星キャリアは入力要素となっており、第２内歯歯車は固定要素となっている。同文献では、遊星歯車機構として大きな減速比を備える不思議遊星歯車機構を採用しているので、大きなトルクを得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−４５７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

便座を開閉するための蓋体駆動装置として特許文献１のギヤードモータを用いれば、洋式便器の消費電力を抑制しなら、便座を自動で開閉することが可能となる。

【0006】

しかし、便座のような蓋体は、洋式便器の使用者により手動によって開閉されることがある。従って、特許文献１のギヤードモータを蓋体駆動装置として用いる場合には、出力軸の側から回転力（トルク）が入力される場合を考慮しなければならない。

【0007】

ここで、特許文献１のギヤードモータに対して出力軸の側から回転力が入力されると、機構的にギヤードモータがロック状態に陥り、動かなくなることがある。

【0008】

本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、小型のモータを駆動源としながら大きなトルクを得ることができ、蓋体の側から回転力が入力された場合でもロックすることがない蓋体駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明は、モータ、出力軸および前記モータの回転を当該出力軸に伝達する駆動力伝達機構、前記駆動力伝達機構を搭載するフレームを有し、前記駆動力伝達機構が前記モータの回転を減速する不思議遊星歯車機構を備え、前記モータの駆動により前記出力軸に連結された蓋体を開閉する蓋体駆動装置において、前記不思議遊星歯車機構は、前記出力軸と同軸で軸線方向に離間する位置に配置された第１内歯歯車および第２内歯歯車と、前記第１内歯歯車と噛合する第１遊星歯車および当該第１遊星歯車と同軸に配置されて前記第２内歯歯車と噛合する第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車を支軸回りに自転可能に保持する遊星キャリアと、前記第２遊星歯車と噛合する太陽歯車と、を備え、前記太陽歯車は、入力要素であり、前記第１内歯歯車は、出力要素であり、前記第２内歯歯車は、固定要素であり、前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車は一体であり、前記第１遊星歯車と前記第１内歯歯車とが噛合して接触している第１接触部ｔ１から前記支軸の軸線までの第１距離と、前記第２遊星歯車と前記第２内歯歯車とが噛合して接触している第２接触部ｔ２から前記支軸の軸線までの第２距離とは相違しており、前記第１距離と前記第２距離との大小関係が変化することがなく、前記フレームにおいて前記第２内歯歯車を保持している保持部と当該第２内歯歯車の間には、予め設定したトルク以上のトルクが前記第２内歯歯車に加わったときに、前記保持部に
対して前記第２内歯歯車をスライドさせるトルクリミッタが配置されており、前記保持部は、前記軸線方向に突出しており、前記第２内歯歯車の内周側に挿入されて当該第２内歯歯車を内周側から保持し、前記トルクリミッタは、前記保持部において前記第２内歯歯車と対峙する外周面部分と前記第２内歯歯車との間に構成されていることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、駆動力伝達機構が大きな減速比を備える不思議遊星歯車機構を有するので、小型のモータを駆動源とした場合でも、高いトルクを得ることができる。また、第１内歯歯車および第２内歯歯車には、それぞれ別々の遊星歯車が噛合しており、第１遊星歯車と第１内歯歯車とが噛合し接触している第１接触部から支軸の軸線までの第１距離と、第２遊星歯車と第２内歯歯車とが噛合し接触している第２接触部ｔ２から支軸の軸線までの第２距離との大小関係が、出力軸の側から回転力が入力された場合でも逆転することがなく同一の状態に維持される。従って、蓋体を手動で回転させるなどした場合でも、遊星歯車機構がロック状態に陥ることを回避できる。また、本発明によれば、出力軸の側から過大な回転力が入力された場合などに、駆動力伝達機構の破損を抑制或いは回避できる。すなわち、蓋体を手動で高速に回転させたり、蓋体駆動装置による駆動方向とは反対向きに手動で回転させたりして、出力軸の側から駆動力伝達機構に過大なトルクが入力されると、このトルクとモータのコギングトルクの双方が駆動力伝達機構に働いて当該駆動力伝達機構を破損させることがある。これに対して、トルクリミッタを備えれば、出力軸の側から過大なトルクが入力された場合に、このトルクが、モータから出力軸に向かう駆動力伝達方向においてトルクリミッタよりも上流側に位置する駆動力伝達機構の機構部分にまで伝達されることを防止できる。従って、駆動力伝達機構の破損を抑制或いは回避できる。更に、トルクリミッタとしてラチェットを用いた機構やトレランスリングを用いることができる。

【0011】

本発明において、第１距離と第２距離との大小関係を変化させないためには、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とはピッチ円直径が相違しており、前記ピッチ円直径が小さい一方の遊星歯車の歯先は他方の遊星歯車の歯底よりも径方向の外側に位置していることが望ましい。このようにすれば、第１内歯歯車のピッチ円直径と第２内歯歯車のピッチ円直径が近い値となり、第１内歯歯車の歯数と第２内歯歯車の歯数の差を小さくすることが容易となるので、不思議遊星歯車機構の減速比を高めることができる。また、第１遊星歯車と第２遊星歯車との接合部分の面積を確保することができるので、これらの接合部分の強度を向上させることができる。

【0012】

本発明において、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とは、歯数が同一であることが望ましい。すなわち、第１距離と第２距離との大小関係を変化させないためには、第１遊星歯車と第２遊星歯車との間でモジュールを同一として歯数を変えてピッチ円直径を相違させることもできるが、歯数を同一としてピッチ円直径を相違させれば、遊星歯車機構を構成する際に歯の位置を合わせる必要がなくなるので、遊星歯車機構の組み立てが容易となる。

【0014】

本発明において、前記第１内歯歯車は、前記出力軸と一体であることが望ましい。このようにすれば、遊星歯車機構は、モータから出力軸の側に向かう駆動力伝達方向の下流端に配置される。ここで、減速比の高い不思議遊星歯車機構からなる遊星歯車機構を駆動力伝達機構における駆動力伝達方向の下流端に配置しておけば、遊星歯車機構よりも上流側に位置する機構部分にかかる負荷（トルク）を小さくすることができる。従って、遊星歯車機構よりも上流側に位置する機構部分を樹脂などの強度が低い材料から構成して、装置の製造コストを抑制できる。

【0015】

本発明において、前記第１内歯歯車、前記第１遊星歯車、前記第２遊星歯車、前記支軸、および、前記第２内歯歯車は、金属製であることが望ましい。このようにすれば、出力軸の側から過大な回転力が入力された場合に、モータから出力軸に向かう駆動力伝達方向においてトルクリミッタよりも下流側に位置する駆動力伝達機構の機構部分の破損を回避できる。

【0017】

本発明において、前記トルクリミッタは、トレランスリングであり、前記トレランスリングは、前記保持部の前記外周面部分に装着されていることが望ましい。このようにすれば、トレランスリングが装着された状態の保持部を第２内歯歯車の内周側に圧入することによって第２内歯歯車をフレームに保持させることができる。従って、蓋体駆動装置の組み立てが容易となる。また、トレランスリングを介して保持部が第２内歯歯車を保持することにより、第２内歯歯車の傾きを防止できる。この結果、トラレンスリングをバランスよく径方向に変形させることができ、スリップするトルクのばらつきを小さくすることができる。

【0018】

本発明において、前記駆動力伝達機構は、前記モータから前記出力軸に向かう駆動力伝達方向において前記遊星歯車機構の上流側に隣接配置された減速機構を備えており、前記保持部は、筒状であり、前記保持部の内周側には前記減速機構の出力要素と前記太陽歯車とを一体回転可能に連結する連結部材が貫通していることが望ましい。このようにすれば、第２内歯歯車を保持部によって内周側から保持する場合でも、減速歯車の駆動力を太陽歯車に伝達することができる。

【0019】

本発明において、前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車として、それぞれ３個以上の前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車を備えており、３個以上の前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車は、前記出力軸の軸線回りに等角度間隔で配置されていることが望ましい。このようにすれば、第２内歯歯車、遊星キャリアおよび第１内歯歯車を同軸状体として維持することが容易となる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、小型のモータを駆動源とした場合でも、高いトルクを得ることができる。また、蓋体を手動で回転させるなどした場合に、遊星歯車機構がロック状態に陥ることを防止できる。更に、出力軸の側から過大なトルクが入力された場合に、このトルクが、モータから出力軸に向かう駆動力伝達方向においてトルクリミッタよりも上流側に位置する駆動力伝達機構の機構部分にまで伝達されることを防止できる。従って、駆動力伝達機構の破損を抑制或いは回避できる。また、トルクリミッタとしてラチェットを用いた機構やトレランスリングを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】（ａ）は本発明の実施の形態である便座開閉装置を搭載する洋式便器の斜視図であり、（ｂ）は便座開閉装置の斜視図である。

【図2】便座開閉装置の縦断面図である。

【図3】便座開閉装置の分解斜視図である。

【図4】フレームの斜視図である。

【図5】不思議遊星歯車機構を上方から見た分解斜視図である。

【図6】不思議遊星歯車機構を下方から見た分解斜視図である。

【図7】第１内歯歯車と第１遊星歯車の噛合状態および第２内歯歯車と第２遊星歯車の噛合状態の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面に基づいて、本発明の蓋体駆動装置の実施の形態である便座開閉装置を説明する。

【0023】

（全体構成）
図１（ａ）は本発明の蓋体駆動装置の実施の形態である便座開閉装置を搭載する洋式便器の斜視図である、図１（ｂ）は図１（ａ）の洋式便器に搭載された便座開閉装置の斜視図である。図１（ａ）に示すように、洋式便器１は便器本体２、便蓋３、および、便座ユニット４を有している。便座ユニット４は便座５、便座開閉装置（蓋体駆動装置）６および本体カバー７を備えている。便座開閉装置６は本体カバー７の内部に収納されている。

【0024】

図１（ｂ）に示すように、便座開閉装置６は、ケース１０の端面から突出する出力軸１１を備えている。出力軸１１は便座５の便器後方の端部分に設けられた回転中心軸８に同軸に連結されている。便座開閉装置６が駆動されると、便座５は回転中心軸８回りに所定の角度範囲で回転し、便器本体２上で平伏した閉位置５Ａと、便器本体２に対して起立した開位置５Ｂとの間を変位する。開位置５Ｂは、図１において二点鎖線で示す位置であり、便座５は上方に向かって僅かに後方に傾斜している。ケース１０は出力軸１１が突出している第１ケース１２と、出力軸１１の軸線方向から第１ケース１２に積層された第２ケース１３を備えている。第１ケース１２および第２ケース１３は樹脂成型品である。

【0025】

（内部構成）
図２は便座開閉装置６の縦断面図である。図３はケース１０を取り外した便座開閉装置６の分解斜視図である。図４（ａ）はフレームを上方から見た斜視図であり、図４（ｂ）はフレームを下方から見た斜視図である。なお、以下の説明では、出力軸１１の軸線Ｌの方向を上下方向とするとともに、図２の上下に従って、出力軸１１の突出している側を上方、出力軸１１とは反対側を下方として便座開閉装置６を説明する。

【0026】

図２、図３に示すように、便座開閉装置６は、ケース１０内に、フレーム１５と、便座開閉装置６の駆動源となるモータ１６と、モータ１６の回転を出力軸１１に伝達する駆動力伝達機構１７と、出力軸１１の回転角度位置を検出するための角度位置検出機構１８（図３参照）を備えている。また、便座開閉装置６は、下端が第２ケース１３の底面１３ａの内側に形成された凹部１３ｂに圧入固定された金属製の固定軸１９を備えている。固定軸１９は出力軸１１の軸線Ｌ上に位置しており、モータ１６の回転中心軸線Ｌ１と平行に延びている。駆動力伝達機構１７は、モータ１６から出力軸１１に向かう駆動力伝達方向の上流側から下流側に向かって、第１遊星歯車機構３０、第２遊星歯車機構４０および不思議遊星歯車機構５０を備えている。

【0027】

（フレーム）
図４（ａ）に示すように、フレーム１５は、長手方向の一方側部分の上面側にモータ載置面２０を備えている。モータ載置面２０には、モータ１６の回転出力軸２５を貫通させるための貫通孔２１が形成されている。フレーム１５の長手方向の一方側部分の下面側には、図４（ｂ）に示すように、貫通孔２１と同軸に、第１遊星歯車機構３０の内歯歯車３１が形成されている。

【0028】

フレーム１５の長手方向の他方側部分の上面側には、図４（ａ）に示すように、不思議遊星歯車機構５０を保持するための保持部２２が形成されている。保持部２２は円筒形状をしており、上方に向かって突出している。保持部２２は樹脂からなる内側筒部２３と、内側筒部２３の外周側に取り付けられた外側筒部２４を備えている。内側筒部２３は樹脂製のフレーム１５の一部分であり、外側筒部２４は金属からなる。外側筒部２４はインサート成形によってフレーム１５に一体とされている。フレーム１５の長手方向の他方側部分の下面側には、図４（ｂ）に示すように、保持部２２と同軸に第２遊星歯車機構４０の内歯歯車４１が形成されている。

【0029】

（モータ）
モータ１６はＤＣモータである。図２に示すように、モータ１６は回転出力軸２５を下方に向けた状態でモータ載置面２０に載置されて固定されている。より詳細には、モータ１６は、モータ１６本体において回転出力軸２５が突出する出力側端面２６をモータ載置面２０に当接させた状態でフレーム１５に固定されており、モータ１６本体の反出力側端面２７を上方に向けている。モータ１６の回転出力軸２５は貫通孔２１を貫通してフレーム１５の下面側に突出している。反出力側端面２７からは一対の端子２８が上方に突出している。一対の端子２８は、不図示のリード線を介して外部の制御装置に電気的に接続される。

【0030】

（第１遊星歯車機構）
第１遊星歯車機構３０は、図２に示すように、モータ１６の回転出力軸２５に取り付けられたピニオン３２（太陽歯車）と、ピニオン３２と噛合する３つの遊星歯車３３と、各遊星歯車３３と噛合する内歯歯車３１と、各遊星歯車３３を支軸３４回りに自転可能に保持する遊星キャリア３５を備えている。ピニオン３２、３つの遊星歯車３３および遊星キャリア３５はいずれも樹脂成型品である。

【0031】

ピニオン３２は第１遊星歯車機構３０の入力要素である。３つの遊星歯車３３は回転出力軸２５の軸線Ｌ１回りに等角度間隔で配置されている。内歯歯車３１はフレーム１５に形成されているものであり、第１遊星歯車機構３０の固定要素である。遊星キャリア３５は第１遊星歯車機構３０の出力要素であり、その下側部分に平歯車３６を備えている。遊星キャリア３５は中心に貫通孔３７を備えており、フレーム１５の底面１３ａから上方に突出する支持突起１３ｃが貫通孔３７に挿入されることによって、支持突起１３ｃに回転可能に支持されている。本例では第１遊星歯車機構３０は減速機構であり、その減速比は１：４．５である。

【0032】

（第２遊星歯車機構）
第２遊星歯車機構４０は、図２に示すように、遊星キャリア３５の平歯車３６と噛合する大径歯車部分４２ａと、大径歯車部分４２ａよりも小径で大径歯車部分４２ａと同軸に設けられた小径歯車部分４２ｂ（太陽歯車）を備える複合歯車４２と、小径歯車部分４２ｂと噛合する３つの遊星歯車４３と、各遊星歯車４３と噛合する内歯歯車４１と、遊星歯車４３を支軸４４回りに自転可能に保持する遊星キャリア４５を備えている。複合歯車４２、３つの遊星歯車４３および遊星キャリア４５はいずれも樹脂成型品である。

【0033】

複合歯車４２は中心に貫通孔４６を備えている。複合歯車４２は貫通孔４６に固定軸１９が挿入されることにより、固定軸１９に回転可能に支持されている。複合歯車４２の小径歯車部分４２ｂは第２遊星歯車機構４０の入力要素となっている。３つの遊星歯車４３は固定軸１９の軸線Ｌ回りに等角度間隔で配置されている。内歯歯車４１はフレーム１５に形成されているものであり、第２遊星歯車機構４０の固定要素である。遊星キャリア４５は第２遊星歯車機構４０の出力要素であり、上方に向かって一定の外径寸法で延びる筒状の突出部４７（連結部材）を備えている。遊星キャリア４５は、突出部４７の中心孔４７ａに固定軸１９が挿入されることによって、固定軸１９に回転可能に支持されている。本例では第２遊星歯車機構４０は減速機構であり、その減速比は１：４．５である。

【0034】

ここで、突出部４７の先端には、樹脂成型品のピニオン５２が遊星キャリア４５と一体回転可能な状態に固定されている。突出部４７はフレーム１５の保持部２２の内周側に位置しており、ピニオン５２は保持部２２の上端から上方に突出している。なお、ピニオン５２は金属製としてもよい。

【0035】

（不思議遊星歯車機構）
図５および図６は不思議遊星歯車機構５０の分解斜視図である。図５ではモータ１６および駆動力伝達機構１７を上方から見ており、図６ではモータ１６および駆動力伝達機構１７を下方から見ている。図７は第１内歯歯車５３、第２内歯歯車５４、第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６の平面図である。図２、図５、図６に示すように、不思議遊星歯車機構５０は、突出部４７の先端に固定されたピニオン５２と、出力軸１１と同軸に配置された第１内歯歯車５３および第２内歯歯車５４と、第１内歯歯車５３と噛合する３つの第１遊星歯車５５と、第２内歯歯車５４と噛合する３つの第２遊星歯車５６と、同軸に配置された第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６を支軸５７回りに自転可能に保持する遊星キャリア５８を備えている。

【0036】

第１内歯歯車５３は第２内歯歯車５４の上方に位置している。３つの第１遊星歯車５５は３つの第２遊星歯車５６の上方に位置しており、同軸に配置されているもの同士が３本の支軸５７のそれぞれに自転可能に支持されている。ここで、不思議遊星歯車機構５０は、第１遊星歯車機構３０および第２遊星歯車機構４０に対して大きな減速比を備えており、本例では、その減速比は１：４０である。

【0037】

第１内歯歯車５３は、図２、図６に示すように、内側に歯部６０ａが形成された筒部６０と、筒部６０の上端を封鎖している封鎖部６１を備えている。封鎖部６１には上方に突出する出力軸１１が設けられている。すなわち、第１内歯歯車５３と出力軸１１は出力部材６２として一体に形成されている。封鎖部６１の下面の中央には上方に窪む凹部６１ａが設けられている。凹部６１ａには、固定軸１９の上端部分が挿入されており、出力部材６２（出力軸１１および第１内歯歯車５３）は固定軸１９により回転可能に支持されている。出力部材６２は焼結金属からなる。

【0038】

第２内歯歯車５４は焼結金属からなり、筒状をしている。図２に示すように、第２内歯歯車５４は、軸線Ｌ方向で第１内歯歯車５３に対して僅かな隙間を開けて配置されている。また、図５に示すように、第２内歯歯車５４において、内歯５４ａは内周面の上端側部分に設けられている。内周面の下側部分はフレーム１５の保持部２２によって保持される円環状の被保持面５４ｂとなっている。

【0039】

ここで、第１内歯歯車５３の歯数は第２内歯歯車５４の歯数よりも多い。また、図７に示すように、第２内歯歯車５４のピッチ円直径Ｐ２は、第１内歯歯車５３のピッチ円直径Ｐ１よりも大きい。本例において、第１内歯歯車５３と第２内歯歯車５４の変速比は０．９７５となっている。

【0040】

３つの第１遊星歯車５５および３つの第２遊星歯車５６は焼結金属からなり、同軸に配置された第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６は軸線Ｌ方向に接するように一体に成型されている。ここで、図７に示すように、第１遊星歯車５５の歯数と第２遊星歯車５６の歯数は同一であるが、第１遊星歯車５５のモジュールと第２遊星歯車５６のモジュールは相違している。また、第１遊星歯車５５のピッチ円直径Ｑ１と第２遊星歯車５６のピッチ円直径Ｑ２は相違しており、第２遊星歯車５６のピッチ円直径Ｑ２は、第１遊星歯車５５のピッチ円直径Ｑ１よりも大きい。さらに、第１遊星歯車５５の歯先は第２遊星歯車５６の歯底よりも径方向の外側に位置している。

【0041】

また、第１遊星歯車５５と第１内歯歯車５３とが噛合し接触している第１接触部ｔ１から支軸５７の軸線Ｌ２までの第１距離ｄ１と、第２遊星歯車５６と第２内歯歯車５４とが噛合し接触している第２接触部ｔ２から支軸５７の軸線Ｌ２までの第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１よりも第２距離ｄ２の方が大きく、この大小関係は常に変化することがない。すなわち、モータ１６の回転が出力軸１１の側に向かって伝達されている場合と、出力軸１１の側から回転が入力されている場合とで、第１遊星歯車５５と第１内歯歯車５３および第２遊星歯車５６と第２内歯歯車５４のそれぞれの噛合状態が変化した場合でも、第１距離ｄ１よりも第２距離ｄ２の方が大きいという大小関係は維持される。

【0042】

遊星キャリア５８は３本の支軸５７の下端を保持するプレート７３と、３本の支軸５７の上端を保持するカバー７４とを備えている。３つの第１遊星歯車５５および３つの第２遊星歯車５６は、プレート７３とカバー７４の間に保持されている。支軸５７、プレート７３およびカバー７４は金属製である。

【0043】

プレート７３の中央部分およびカバー７４の中央部分には、それぞれ軸線Ｌ方向に貫通する貫通孔７３ａ、７４ａが同軸に形成されている（図５、図６参照）。遊星キャリア５８はこれらの貫通孔７３ａ、７４ａに固定軸１９が挿入されることによって、固定軸１９に回転可能に支持されている。また、プレート７３およびカバー７４は３本の支軸５７を貫通孔７３ａ、７４ａ回りに等角度間隔で保持している。従って、３個の第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６は、出力軸１１の軸線Ｌ回りに等角度間隔で配置されている。カバー７４には周方向の３箇所に開口部７４ｂが設けられている。各開口部７４ｂからは、それぞれ第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６の一部分が外側に露出している。

【0044】

ここで、第２内歯歯車５４の被保持面５４ｂとフレーム１５の保持部２２の間には、トレランスリング７６（トルクリミッタ）が配置されている。トレランスリング７６は、金属製のバネ部材であり、円弧形状のリング部７７と、リング部７７から径方向の外側に突出する複数の突部７８を備えている。トレランスリング７６は、第２内歯歯車５４に対して働くトルクが予め定めた設定トルクよりも小さい場合には、摩擦力によって、保持部２２と第２内歯歯車５４の相対回転を許容しない。一方、トレランスリング７６は、第２内歯歯車５４に対して働くトルクが設定トルクよりも大きくなると、保持部２２と第２内歯歯車５４の相対回転を許容する。すなわち、保持部２２に対して第２内歯歯車５４をスリップさせる。

【0045】

なお、トレランスリング７６を保持部２２と第２内歯歯車５４の間に配置する際には、まず、フレーム１５の保持部２２の外側筒部２４の外周環状面にトレランスリング７６を取り付ける。しかる後に、トレランスリング７６が取り付けられた状態の保持部２２に対して、上方から第２内歯歯車５４を圧入する。ここで、保持部２２は上方に突出している部分なので、保持部２２に対してトレランスリング７６を装着する作業が容易である。また、保持部２２は上方に突出している部分なので、トレランスリング７６が装着されたときにトレランスリング７６が露出しており、保持部２２に対して第２内歯歯車５４を圧入する作業も容易である。

【0046】

（角度位置検出機構）
角度位置検出機構１８は、図３に示すように、出力軸１１に同軸に取り付けられて出力軸１１と一体に回転する伝達歯車８０と、伝達歯車８０と噛合するポテンショ歯車８１と、ポテンショ歯車８１の回転角度位置を検出するポテンショメータ８２と、ポテンショメータ８２を搭載する基板８３を備えている。基板８３は、出力軸１１の軸線Ｌと直交する方向から見た場合にモータ１６本体の反出力側端面２７よりも下方に位置しており、ポテンショメータ８２は基板８３の下側面に取り付けられている。ポテンショメータ８２には不図示のリード線を介して外部の制御装置から電圧が印加され、ポテンショメータ８２からはポテンショ歯車８１の回転角度位置に対応する信号が出力され、この信号は出力軸１１の回転角度位置を示すものとなる。ポテンショメータ８２からの信号は、不図示のリード線を介して外部の制御装置に入力される。ポテンショ歯車８１およびポテンショメータ８２は第２ケース１３の上端開口の縁部分から外側に広がるフランジ部１３ｄと第１ケース１２との間に保持されている。

【0047】

（便座開閉動作）
便座５が閉位置５Ａにあるときに、制御装置に対してスイッチやセンサーなどからの入力があると、制御装置はモータ１６へ第１極性の電力を供給してモータ１６を第１方向に回転させる。これにより便座５を開く開動作が開始する。

【0048】

すなわち、モータ１６が駆動されると、モータ１６の回転はピニオン３２から第１遊星歯車機構３０に入力され、遊星キャリア３５の回転として出力される。第１遊星歯車機構３０の遊星キャリア３５の回転は、平歯車３６を介して複合歯車４２に伝達され、小径歯車部分４２ｂから第２遊星歯車機構４０に入力され、遊星キャリア４５の回転として出力される。遊星キャリア４５の回転はピニオン５２に伝達されて、ピニオン５２から不思議遊星歯車機構５０に入力される。ピニオン５２の回転は第２遊星歯車５６および第１遊星歯車５５を介して第１内歯歯車５３に伝達され、第１内歯歯車５３の回転、すなわち、出力軸１１の回転として出力される。ここで、ポテンショメータ８２からの信号によって出力軸１１が便座５を開位置５Ｂに配置する所定の回転角度位置に到達したことが検出されると、制御装置はモータ１６への給電を停止する。これにより便座５は開位置５Ｂに至る。

【0049】

一方、便座５が開位置５Ｂにあるときに制御装置に対してスイッチやセンサーなどからの入力があると、制御装置はモータ１６へ第１極性とは逆の第２極性の電力を供給してモータ１６を第１方向とは逆の第２方向に回転させる。これにより、便座５を閉じる閉動作が開始する。モータ１６が駆動されると、開動作の場合と同様に、モータ１６の回転は第１遊星歯車機構３０、第２遊星歯車機構４０および不思議遊星歯車機構５０を介して伝達され出力軸１１の回転として出力される。ここで、ポテンショメータ８２からの信号によって出力軸１１が便座５を閉位置５Ａに配置する所定の回転角度位置に到達したことが検出されると、制御装置はモータ１６への給電を停止する。これにより便座５は閉位置５Ａに配置される。

【0050】

ここで、便座５は洋式便器１の使用者によって手動で開閉されることがある。すなわち、出力軸１１の側から回転力が入力されることがある。

【0051】

このような場合に、第１内歯歯車５３および第２内歯歯車５４に一つの遊星歯車が噛合していると、この遊星歯車と第１内歯歯車５３とが噛合し接触している接触部から支軸５７の軸線Ｌ２までの距離と、この遊星歯車と第２内歯歯車５４とが噛合し接触している接触部から支軸５７の軸線Ｌ２までの距離との大小関係が逆転する時点が発生して、駆動力伝達機構１７がロックしてしまうという問題が発生する。かかる問題に対して、本例では、第１内歯歯車５３には第１遊星歯車５５が噛合し、第２内歯歯車５４には第２遊星歯車５６が噛合している。また、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６のピッチ円直径Ｑ２が異なるものとされており、第１遊星歯車５５と第１内歯歯車５３とが噛合し接触している第１接触部ｔ１から支軸５７の軸線Ｌ２までの第１距離ｄ１と、第２遊星歯車５６と第２内歯歯車５４とが噛合し接触している第２接触部ｔ２から支軸５７の軸線Ｌ２までの第２距離ｄ２との大小関係が、モータ１６の側から出力軸１１の側に向かって回転が伝達されている場合と、出力軸１１の側から回転が入力された場合とで変化することがない。従って、使用者によって便座５が手動で開閉された場合でも、駆動力伝達機構１７（不思議遊星歯車機構５０）がロック状態に陥ることがない。

【0052】

また、便座５が洋式便器１の使用者によって手動で開閉された場合には、出力軸１１の側から駆動力伝達機構１７に過大なトルクが入力され、このトルクとモータ１６からのコギングトルクの双方が駆動力伝達機構１７に働いて、駆動力伝達機構１７を破損させてしまう危険性がある。これに対して、本例の便座開閉装置６は駆動力伝達機構１７がトレランスリング７６（トルクリミッタ）を備えており、出力軸１１の側から過大なトルクが入力された場合には、第２内歯歯車５４が保持部２２に対してスリップする。この結果、モータ１６から出力軸１１に向かう駆動力伝達方向においてトレランスリング７６よりも上流側に位置するピニオン５２、第２遊星歯車機構４０および第１遊星歯車機構３０まで回転力が伝達されることを抑制或いは防止できる。従って、駆動力伝達機構１７の破損を抑制あるいは回避でき、ピニオン５２、第２遊星歯車機構４０および第１遊星歯車機構３０を金属よりも強度の低い樹脂製として、その製造コストを抑制できる。また、モータ１６から出力軸１１に向かう駆動力伝達方向においてトレランスリング７６よりも下流側に位置する第２内歯歯車５４、第２遊星歯車５６、第１遊星歯車５５、遊星キャリア５８の支軸５７および出力部材６２（第１出力歯車および出力軸１１）は、いずれも金属製としているので、これらの部材の破損も抑制或いは防止できる。

【0053】

（作用効果）
本例の便座開閉装置６は、駆動力伝達機構１７の不思議遊星歯車機構５０が大きな減速比を備える不思議遊星歯車機構なので、駆動源として小型のモータ１６を搭載する場合でも、高いトルクを得ることができ、便座５の開閉を行うことができる。

【0054】

また、本例では、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６とは歯数を同一として、それぞれのピッチ円直径Ｑ１、Ｑ２を相違させているので、遊星歯車４３機構を構成する際に歯の位置を合わせる必要がなく、不思議遊星歯車機構５０の組み立て作業が容易である。さらに、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６の間で歯数を同一としてピッチ円直径Ｑ１、Ｑ２を相違させているので、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６を金型などにより一体に成型することが容易である。また、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６との接合部分の面積を確保できるので、これらの接合部分の強度を向上させることができる。

【0055】

さらに、本例では、ピッチ円直径Ｑ１が小さい第１遊星歯車５５の歯先が第２遊星歯車５６の歯底よりも径方向の外側に位置している。これにより、第１遊星歯車５５のピッチ円直径Ｑ１と第２遊星歯車５６のピッチ円直径Ｑ１が近い値となるので、第１遊星歯車５５と噛合する第１内歯歯車５３の歯数と第２遊星歯車５６と噛合する第２内歯歯車５４の歯数の差を小さくすることが容易であり、不思議遊星歯車機構５０の減速比を高めることができる。

【0056】

また、本例では、トルクリミッタを構成するトレランスリング７６が、モータ１６から出力軸１１に向かう駆動力伝達方向の下流端に配置された不思議遊星歯車機構５０に搭載されている。さらに、トレランスリング７６によって回転が制御される第２内歯歯車５４は、出力軸１１と一体の第１内歯歯車５３との間の変速比が０．９７５とされている。すなわち、トレランスリング７６は、出力軸１１に入力される回転が大きく増速される部材とフレーム１５の間ではなく、出力軸１１に入力される回転とほぼ同程度の回転が伝達される部材とフレーム１５の間に配置されている。従って、出力軸１１の側から過大な回転力が入力されたときに、第２内歯歯車５４が保持部２２に対して高速にスリップしてトレランスリング７６が焼き付けなどを起こしてしまうことを回避できる。

【0057】

さらに、本例では、トレランスリング７６を介して保持部２２が第２内歯歯車５４を保持することにより、第２内歯歯車５４の傾きを防止できる。この結果、トレランスリング７６をバランスよく径方向に変形させることができ、スリップするトルクのばらつきが小さくなる。

【0058】

また、本例では、モータ１６と不思議遊星歯車機構５０がフレーム１５の長手方向に並列に配置されている。そして、図２に示すように、不思議遊星歯車機構５０において第１内歯歯車５３の筒部６０の上端６０ｂから第２内歯歯車５４の下端５４ｃまでの軸線Ｌ方向の長さ寸法が、モータ１６本体の反出力側端面２７から出力側端面２６までの長さ寸法よりも短く、第１内歯歯車５３の筒部６０の上端６０ｂと、モータ１６本体の反出力側端面２７とが軸線Ｌ方向でほぼ同じ高さ位置にある。これに加えて、角度位置検出機構１８の基板８３は出力軸１１の軸線Ｌと直交する方向から見た場合にモータ１６本体の反出力側端面２７よりも下方に位置しており、ポテンショメータ８２は基板８３の下側面に取り付けられている。従って、便座開閉装置６が軸線Ｌ方向においてコンパクトとなっている。

【0059】

さらに、本例では、第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６として、それぞれ３個の第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６を備えており、３個の第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６は、出力軸１１の軸線Ｌ回りに等角度間隔で配置されている。従って、第２内歯歯車５４、遊星キャリア５８および第１内歯歯車５３を同軸に配置することが容易である。

【0060】

（その他の実施の形態）
上記の例では、第１遊星歯車５５および第２遊星歯車５６は、歯数を同一としてモジュールおよびピッチ円直径Ｑ１、Ｑ２を相違させているが、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６との間でモジュールを同一として歯数を変えてピッチ円直径Ｑ１、Ｑ２を相違させてもよい。このようにしても、第１遊星歯車５５と第１内歯歯車５３とが噛合し接触している第１接触部ｔ１から支軸５７の軸線Ｌ２までの第１距離ｄ１と、第２遊星歯車５６と第２内歯歯車５４とが噛合し接触している第２接触部ｔ２から支軸５７の軸線Ｌ２までの第２距離ｄ２との大小関係が、モータ１６の側から出力軸１１の側に向かって回転が伝達されている場合と、出力軸１１の側から回転が入力された場合とで変化することがないように構成することが可能である。

【0061】

上記の例では、第２内歯歯車５４は、保持部２２によって内周側から保持されており、第２内歯歯車５４の内周面と保持部２２の外周面との間にトレランスリング７６が配置されているが、保持部２２を筒状に形成して、保持部２２の環状内周面で第２内歯歯車５４の環状外周面を保持するように構成することができる。この場合には、トレランスリング７６は、第２内歯歯車５４の環状外周面と保持部２２の環状内周面との間に配置すればよい。

【0062】

上記の例では、トルクリミッタとしてトレランスリング７６を用いているが、トルクリミッタとして、保持部２２の外周面と第２内歯歯車５４の間にラチェットを用いた機構を構成することもできる。

【0063】

上記の例では、モータ１６と第２遊星歯車機構４０とは並列に配置されているが、モータ１６、第１遊星歯車機構３０、第２遊星歯車機構４０、不思議遊星歯車機構５０および出力軸１１を同軸に配置してもよい。この場合には、出力軸１１の軸線Ｌと直交する方向において、便座開閉装置６をコンパクトに構成することができる。

【0064】

なお、上記の例は、蓋体駆動装置を便座５の開閉に用いているが、便蓋３を開閉する開閉装置として用いることもできる。また、洗濯機の上面において洗濯槽へ洗濯物を投入するための投入口を開閉している開閉扉を開閉するための開閉装置として、本発明の蓋体駆動装置を用いることができる。

【符号の説明】

【0065】

５・・・便座（蓋体）
６・・・便座開閉装置（蓋体駆動装置）
１１・・・出力軸
１５・・・フレーム
１６・・・モータ
１７・・・駆動力伝達機構
２２・・・保持部
４０・・・第２遊星歯車機構（減速機構）
４７・・・遊星キャリアの突出部（連結部材）
５０・・・不思議遊星歯車機構
５２・・・ピニオン（太陽歯車）
５３・・・第１内歯歯車
５４・・・第２内歯歯車
５５・・・第１遊星歯車
５６・・・第２遊星歯車
５７・・・支軸
５８・・・遊星キャリア
７６・・・トレランスリング（トルクリミッタ）
ｄ１・・・第１距離
ｄ２・・・第２距離
Ｌ・・・出力軸の軸線
Ｌ２・・・遊星キャリアの支軸の軸線
ｔ１・・・第１接触部
ｔ２・・・第２接触部
Ｑ１・・・第１遊星歯車のピッチ円直径
Ｑ２・・・第２遊星歯車のピッチ円直径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】