JP6785607B2 - Drive device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device.
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。 Conventionally, in toilets, trash cans, and the like, a drive device has been used to automatically open and close the lid. For example, the drive device includes a drive source such as a motor, a gear that transmits the output of the drive source to the output shaft, an output shaft, and the like, and rotates the output shaft coupled with the lid by the output of the drive source. Then, the lid is opened and closed automatically.
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。 By the way, in the above-mentioned driving device, an elastic body such as a spring is used to assist the driving force related to the opening and closing of the lid. For example, the output shaft is provided with a spring that urges the lid to rotate in the opening direction (the direction in which the lid is rotated against gravity), so that the driving force applied to the opening and closing of the lid is assisted. Further, as such a drive device, a drive device provided with a plurality of springs with respect to the output shaft is also known in order to further increase the urging force. Here, in recent years, there has been a demand for a thinner drive device while maintaining an urging force due to restrictions on the arrangement location of the drive device.
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。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a drive device that can be formed thinner while maintaining an urging force.
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に形成されたギアの前段のギアに噛合するギアであって、前記駆動源の出力を前記軸部に伝達するギアとは異な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。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the drive device according to one aspect of the present invention includes a gear group that rotates by the output of the drive source and a shaft that rotates by the torque transmitted through the gear group. A portion, a first elastic body that urges the shaft portion in the rotational direction, and a gear that meshes with a gear in the previous stage of a gear formed on the shaft portion among the gears included in the gear group. It includes a second elastic body that assists the rotation of the shaft portion in the rotation direction by urging a gear different from the gear that transmits the output of the drive source to the shaft portion .
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。 According to one aspect of the present invention, it can be formed thinner while maintaining the urging force.
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。 Hereinafter, the drive device according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The relationship between the dimensions of each element in the drawing, the ratio of each element, and the like may differ from the reality. Even between drawings, there may be parts with different dimensional relationships and ratios.
(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。
(First Embodiment)
First, an application example of the drive device according to the present embodiment will be described. The drive device according to the present embodiment is applied to various devices having a lid, and automatically opens and closes the lid. For example, a drive device is provided in a toilet, a trash can, a washing machine, etc., and automatically opens and closes a toilet seat, a toilet lid, a trash can lid, a washing machine lid, and the like. Hereinafter, an example of application of the drive device to the toilet will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side view showing a toilet seat and a toilet lid of a toilet bowl including the drive device 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the toilet bowl 2 includes two drive devices 100 in a casing 3 provided at one end on the upper surface side of the base 6. The two drive devices 100 automatically open and close either the toilet seat 4 or the toilet lid 5, respectively.
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。 For example, one drive device 100 is provided on one end side of both ends of the rotation shaft of the toilet seat 4 attached to the casing 3, and automatically drives the toilet seat 4 by driving a drive source (for example, a motor) described later. Open and close. Further, for example, another drive device 100 is provided on one end side of both ends of the rotation shaft of the toilet lid 5 attached to the casing 3, and the toilet lid 5 is automatically opened and closed by driving the drive source. In the example shown in FIG. 1, the case where the two drive devices 100 are provided in the same direction is shown, but the two drive devices 100 may be provided at the opposite ends. The details of the automatic opening and closing of the toilet seat 4 and the toilet lid 5 by the drive device 100 will be described later.
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。 Next, the outer shape of the drive device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the outer shape of the drive device 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the drive device 100 is formed by projecting the output shaft 21 of the shaft portion 20 from the housing 10. The housing 10 houses each configuration such as a drive source (for example, a motor), a gear group, and a shaft portion 20 (not shown) in an internal space. Here, the housing 10 is formed so that the thickness of the shaft portion 20 in the axial direction is reduced. Then, the drive device 100 transmits torque from a drive source (not shown) to the lid by attaching the output shaft 21 to a mechanism for attaching the output shaft 21 provided on the lid of a toilet, a trash can, a washing machine, or the like. Rotate (open and close) the lid. For example, when the toilet bowl 2 shown in FIG. 1 is provided, the two drive devices 100 are provided in the casing 3 so that the axial direction of the shaft portion 20 coincides with the axial direction of the rotation shafts of the toilet seat 4 and the toilet lid 5. Be prepared. Then, the output shaft 21 of one drive device 100 is attached to the attachment mechanism provided at one end of the rotation shaft of the toilet seat 4. Further, the output shaft 21 of the other drive device 100 is attached to an attachment mechanism provided at one end of the rotation shaft of the toilet lid. That is, the drive device 100 formed so that the thickness corresponding to the axial direction of the rotation shafts of the toilet seat 4 and the toilet lid 5 becomes thin is attached to the toilet bowl 2. Then, the two drive devices 100 automatically open and close the toilet seat 4 and the toilet lid 5 by transmitting the torque from the drive source to the rotation shafts of the toilet seat 4 and the toilet lid 5.
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。 Next, the configuration of the drive device 100 will be described with reference to FIGS. 3A to 5. FIG. 3A is a top view showing the drive device 100 according to the first embodiment. Note that FIG. 3A shows a diagram in which the surface on which the output shaft 21 protrudes is used as the upper surface and the upper surface of the housing 10 is removed. FIG. 3B is a bottom view showing the drive device 100 according to the first embodiment. Note that FIG. 3B shows a diagram in which the surface opposite to the surface on which the output shaft 21 protrudes is set as the lower surface and the lower surface of the housing 10 is removed. 4 and 5 are perspective views showing the drive device 100 according to the first embodiment. Note that FIG. 4 shows a perspective view when the drive device 100 is viewed from the lower surface side except for the housing 10. Further, FIG. 5 shows a perspective view when the drive device 100 is viewed from the upper surface side except for the housing 10.
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。 The drive device 100 includes a shaft unit 20, a motor 31, a shaft conversion unit 40, a first gear unit 50, a second gear unit 60, an assist gear unit 70, a sensor gear unit 80, and a braking unit 90. Has. For example, in the drive device 100, the output shaft 21 of the shaft portion 20 is projected to the outside of the housing 10, and the shaft portion 20, the motor 31, the shaft conversion unit 40, the first gear portion 50, the second gear portion 60, and the assist gear The unit 70, the sensor gear unit 80, and the braking unit 90 are housed in the housing 10. The shaft conversion unit 40, the first gear unit 50, the second gear unit 60, and the assist gear unit 70 are collectively referred to as a gear group.
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。 As shown in FIG. 3A, the motor 31 functions as a drive source / power source for rotating the lid to which the drive device 100 is attached. A drive signal is supplied to the motor 31 from a controller (not shown) via a lead wire (not shown). Further, the output rotation shaft 32 of the motor 31 is rotated by the supply of the drive signal. The motor 31 is not particularly limited, such as a DC motor, a DC brushless motor, and a stepping motor.
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。 A worm 33 is attached to the tip of the output rotating shaft 32 of the motor 31. That is, the worm 33 rotates about the rotation axis of the motor 31 which is a drive source. For example, the worm 33 is a worm in a worm gear. The worm 33 is a screw-shaped gear formed in a cylindrical shape. For example, as the worm 33, three worms are used. Further, for example, the worm 33 may be formed of metal, resin, or the like. Any material may be used for the worm 33 as long as it satisfies predetermined conditions such as strength.
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。 As shown in FIGS. 3A to 4, the shaft conversion unit 40 has a worm wheel 41 and a gear 42. The worm wheel 41 and the gear 42 rotate with their axes aligned with each other around the shaft rod. The worm wheel 41 of the shaft conversion unit 40 meshes with the worm 33. That is, the worm wheel 41 of the axis conversion unit 40 functions as a worm wheel for the worm 33.
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。 For example, in FIG. 3A, the output rotation shaft 32 of the motor 31 extends in the left-right direction. On the other hand, the shaft rod of the shaft conversion unit 40 is orthogonal to the output rotation shaft 32 of the motor 31. For example, the axial direction of the output rotating shaft 32 of the motor 31 is orthogonal to the axial direction of the rotating shaft of the shaft conversion unit 40. In this way, the shaft conversion unit 40 converts the rotating shaft that transmits the driving force of the motor 31 from the output rotating shaft 32 of the motor 31 to the rotating shaft of the shaft conversion unit 40.
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。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the first gear portion 50 is a member for transmitting the torque transmitted from the motor 31 to the second gear portion 60 via the shaft conversion unit 40. The first gear portion 50 is formed of metal, resin, or the like, and has a first large-diameter gear 51 and a first small-diameter gear 52 coaxially fixed to the first large-diameter gear 51. The first large-diameter gear 51 meshes with the gear 42 of the shaft conversion unit 40. The first small-diameter gear 52 is formed to have a smaller diameter than the first large-diameter gear 51, rotates along the axis with the first large-diameter gear 51, and transmits the torque transmitted from the motor 31 to the second gear portion 60. .. The first large-diameter gear 51 and the first small-diameter gear 52 of the first gear portion 50 may be integrally formed.
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。 As shown in FIGS. 3A to 5, the second gear portion 60 is a member for transmitting the torque transmitted from the motor 31 to the shaft portion 20 and the assist gear portion 70 via the first gear portion 50. The second gear portion 60 has a second large-diameter gear 61 formed of metal, resin, or the like, and a second small-diameter gear 62 coaxially fixed to the second large-diameter gear 61. The second large-diameter gear 61 meshes with the first small-diameter gear 52 of the first gear portion 50. The second small-diameter gear 62 is formed to have a smaller diameter than the second large-diameter gear 61, rotates with the axis aligned with the second large-diameter gear 61, and the torque transmitted from the motor 31 to the shaft portion 20 and the assist gear portion 70. To convey. The second large-diameter gear 61 and the second small-diameter gear 62 of the second gear portion 60 may be integrally formed.
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。 As shown in FIGS. 3A to 5, the shaft portion 20 is a member for transmitting the torque transmitted from the motor 31 to a lid (for example, a toilet seat and a toilet lid, a trash can and a washing machine lid). is there. For example, the shaft portion 20 is rotated by a motor 31 which is a drive source, and the lid is rotated in a predetermined direction. The shaft portion 20 has an output shaft 21, an output gear 22, and a first spring member 23 (first elastic body). The shaft portion 20 is formed in a columnar shape, an output shaft 21 is formed at one end in the axial direction, and an output gear 22 is formed at the other end in the axial direction. The output shaft 21 is formed in a shape in which a tip portion is partially cut out. Further, the mechanism for attaching the tip end portion of the output shaft 21 provided on the lid allows the output shaft 21 to be attached to the lid, so that the torque from the motor 31 is transmitted to the lid and the lid rotates. The output gear 22 is provided in the circumferential direction of the shaft portion 20 and meshes with the second small diameter gear 62 of the second gear portion 60. As a result, torque is transmitted from the second gear portion 60 to the shaft portion 20.
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。 Here, the shaft portion 20 has an internal space along the axial direction, and the first spring member 23 is arranged. The first spring member 23 is formed in a coil shape and is arranged in the internal space of the shaft portion 20. For example, the first spring member 23 is a so-called assist spring, and a torsion spring (torsion spring) is used. The first spring member 23 urges the shaft portion 20 in one direction in the rotation direction by engaging with the housing 10 and the shaft portion 20, respectively, and the details will be described later.
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。 As shown in FIGS. 3A to 5, in the assist gear portion 70, the assist gear 71 is formed in the circumferential direction of one end of the shaft rod. The assist gear 71 meshes with the second small diameter gear 62 of the second gear portion 60. That is, the assist gear unit 70 rotates with the shaft rod as the rotation shaft by the torque transmitted from the motor 31. Here, the assist gear portion 70 has an internal space along the axial direction on the assist gear 71 side, and the second spring member 72 (second elastic body) is arranged. The second spring member 72 is formed in a coil shape and is arranged in the internal space of the assist gear portion 70. For example, the second spring member 72 is a so-called assist spring, and a torsion spring is used. The second spring member 72 urges the assist gear portion 70 in one direction of rotation by engaging with the housing 10 and the assist gear portion 70, respectively, and details of this will be described later. Further, as shown in FIG. 5, the assist gear portion 70 is provided with a protrusion 73 and acts on the braking portion 90 as the assist gear portion 70 rotates. The details of this will be described later.
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。 As shown in FIGS. 3B and 4, the sensor gear portion 80 includes a first sensor gear 81 (first gear) and a second sensor gear 82 (second gear) in the circumferential direction of one end of the shaft rod. Are formed so as to be overlapped with each other, and a rotation resistor (potency meter) 83 for detecting the rotation angle of the output gear 22 is arranged according to the rotation of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82. The first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 mesh with the output gear 22 of the shaft portion 20, respectively, and rotate with the shaft rod as a rotation shaft by the torque transmitted from the motor 31. The rotation resistor 83 outputs the resistance values corresponding to the rotation angles of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 to a controller (not shown), thereby transmitting the rotation angle of the output gear 22 to a controller (not shown). The controller that receives the rotation angle of the output gear 22 controls the motor 31 by supplying a drive signal to the motor 31. For example, the controller controls the output of the motor 31 so that the lid is in the open or closed state. Here, the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are rotationally urged in opposite directions by a spring member (not shown), and the details will be described later.
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。 As shown in FIGS. 3A to 5, the braking portion 90 includes a braking lever 91 and a third spring member 92 (urging member). The braking lever 91 has a shaft formed by forming a lever that is acted on by the protrusion 73 of the assist gear portion 70 at one end of the shaft rod and receiving the pushing force of the protrusion 73 accompanying the rotation of the assist gear portion 70 by the lever. Rotate with the rod as the axis of rotation. The third spring member 92 is formed in a coil shape and is arranged at a position through which the shaft rod of the braking lever 91 is inserted. For example, the third spring member 92 is a so-called assist spring, and a torsion spring is used. The third spring member 92 urges the braking lever 91 in one direction of rotation by engaging with the housing 10 and the braking lever 91, respectively, and the details will be described later.
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。 The configuration of the drive device 100 has been described above. Next, the operation of the drive device 100 will be described. In the drive device 100, for example, when the lid is opened, a controller (not shown) supplies a drive signal to rotate the motor 31 in one direction. Due to the rotation of the motor 31, the worm 33 mounted on the output rotation shaft 32 rotates, and the worm wheel 41 meshing with the worm 33 rotates. Further, as the worm wheel 41 rotates, the gear 42 rotates, and the first large-diameter gear 51 meshing with the gear 42 rotates.
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。 Along with the rotation of the first large-diameter gear 51, the first small-diameter gear 52 rotates, and the second large-diameter gear 61 that meshes with the first small-diameter gear 52 rotates. Further, as the second large-diameter gear 61 rotates, the second small-diameter gear 62 rotates, and the output gear 22 that meshes with the second small-diameter gear 62 rotates. Then, as the output gear 22 rotates, the output shaft 21 rotates and the lid opens. On the other hand, when closing the lid, the controller rotates the motor 31 in the reverse rotation. In this case, the rotational force of the rotation opposite to the above-mentioned rotation is transmitted to the output shaft 21 to close the lid.
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。 Here, the drive device 100 has the second spring member 72 in the assist gear portion 70 in addition to the first spring member 23 in the shaft portion 20, so that the drive device 100 can be formed thin while maintaining the urging force. To do. That is, the drive device 100 urges the first spring member 23 that urges the shaft portion 20 in the rotational direction, and the assist gear 71 that rotates on a rotation shaft different from the shaft portion 20 among the gears included in the gear group. By having the second spring member 72 that assists the rotation of the shaft portion 20 in the rotation direction, it is possible to reduce the thickness of the device while maintaining the urging force against the rotation of the output shaft 21 when the lid is opened. To do.
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。 For example, in the drive device 100, the first spring member 23 urges the rotation of the output shaft 21 corresponding to the direction in which the lid is opened. Further, the second spring member 72 urges the rotation of the assist gear 71 corresponding to the direction in which the lid is opened. That is, the assist gear 71 that meshes with the second small-diameter gear 62, which is the front gear of the output gear 22, rotates in the direction in which the lid opens in the same direction as the output gear 22. Therefore, the second spring member 72 urges the assist gear 71 to rotate in the same direction as the rotation in the direction in which the lid of the output gear 22 opens. In this way, the second spring member 72 urges the assist gear 71 to assist the rotation of the second small diameter gear 62 that meshes with the assist gear 71 in the opening direction, and further, the lid of the output gear 22. The rotation in the opening direction will be assisted.
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。 In a drive device used to automatically open and close the lid, a large load torque is applied when the lid is opened from the closed state. Therefore, it is conceivable to reduce the load torque by arranging a spring or the like that urges the rotation corresponding to the direction in which the lid of the output shaft opens. However, when a larger spring is arranged on the output shaft or a plurality of springs are arranged on the output shaft in order to obtain a larger urging force, the drive device becomes larger (the thickness of the device increases). It will be.
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。 However, like the drive device 100, a plurality of springs are rotationally urged to an assist gear 71 which has a rotation shaft different from that of the shaft portion 20 and can transmit the urging force to the output gear 22. It is possible to reduce the thickness of the drive device 100 (suppress the increase in thickness) while maintaining the urging force when the drive device 100 is arranged. Here, the urging by the second spring member 72 not only assists in the direction in which the lid opens, but also assists in the direction in which the lid closes. When the lid is closed, the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the rotation in the opening direction. That is, when the lid is closed, the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the urging direction of the first spring member 23, and the rotational force is transmitted to the assist gear 71 via the output gear 22 and the second small diameter gear 62. Will be done. Here, the rotation direction of the rotation transmitted to the assist gear 71 is opposite to the opening direction of the lid, and is opposite to the urging direction of the second spring member 72. Therefore, the second spring member 72 exerts a braking effect when the lid is closed by urging the second spring member 72 in the direction opposite to the rotation in the direction in which the lid is closed.
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。 The assist gear portion 70 is arranged so as to mesh with the second small diameter gear 62 in the front stage of the shaft portion 20 in order to efficiently transmit the urging force of the second spring member 72 to the output gear 22. The embodiment is not limited to this, and for example, the assist gear portion 70 may be arranged at an arbitrary position of the gear group. Further, the assist gear portion 70 is not a gear that transmits the output of the motor 31 to the shaft portion 20, but the rotation of the shaft portion 20 is assisted by the urging of the second spring member 72 to assist the rotation of the second small diameter gear 62. It is a newly added gear to assist. The second spring member 72 may be arranged not only in the newly added gear but also in the gear that transmits the output of the motor 31 to the shaft portion 20. For example, the second spring member 72 may be arranged in the second gear portion 60 or the first gear portion 50.
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。 Here, the direction in which the second spring member 72 is urged changes according to the position in which it is arranged. For example, when arranged in the second gear portion 60, the second spring member 72 is urged against a rotation in the direction opposite to the rotation corresponding to the direction in which the lid of the output shaft 21 is opened. On the other hand, when arranged in the first gear portion 50, the second spring member 72 is urged against the rotation corresponding to the opening direction of the lid of the output shaft 21. That is, the rotation direction of the second spring member 72 changes according to the number of gears passing through to the output gear 22 formed on the shaft portion 20.
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。 Further, by having the braking unit 90, the driving device 100 makes it possible to apply braking from an arbitrary position in the rotation of the lid in the closing direction. That is, the drive device 100 has a braking unit 90 that brakes the rotation from the first angle to the second angle in the rotation of the gear group, so that the drive device 100 can rotate the lid in the closing direction from an arbitrary position. Braking can be applied.
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。 For example, in the drive device 100, the assist gear 71 is provided with a protrusion 73, and the protrusion 73 rotates with the rotation of the assist gear 71. That is, the protrusion 73 rotates with the rotation of the assist gear 71 when the lid is opened and closed. The braking portion 90 includes a third spring member 92 that biases from a first angle to a second angle, and a protrusion 73 formed on any of the gear groups (for example, a protrusion 73 formed on the assist gear 71). ) Is provided, and the protrusion 73 rotating in the rotation direction corresponding to the closing direction of the lid is urged in the opposite direction to brake the rotation of the lid in the closing direction. .. Further, in the braking portion 90, braking from an arbitrary position is possible by adjusting the rotation angle at which the urging is started in the opposite direction to the protrusion 73.
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。 6A and 6B are diagrams for explaining braking by the braking unit 90 according to the first embodiment. Note that FIG. 6A shows the positional relationship between the braking lever 91 and the protrusion 73 when the lid is open. Further, FIG. 6B shows the positional relationship between the braking lever 91 and the protrusion 73 when the lid is closed. That is, in FIGS. 6A and 6B, when the lid is rotated in the closing direction, the assist gear 71 rotates in the left direction on the paper surface.
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。 For example, when the lid is open, the braking lever 91 is held in the raised state by the urging force of the third spring member 92, as shown in FIG. 6A. Then, when the lid is closed and the protrusion 73 rotates to the left on the paper surface, the braking lever 91 comes into contact with the protrusion 73 at a predetermined position. For example, the protrusion 73 rotates to the left from the position indicated by the dotted circle in the upper right portion in FIG. 6B, and abuts on the braking lever 91 at the position indicated by the dotted circle in the upper left portion in FIG. 6B. Further, the protrusion 73 rotates as the lid rotates in the closing direction until the lid is closed. That is, the braking lever 91 is pressed by the leftward rotation of the protrusion 73, and is pushed down to the position shown in FIG. 6B.
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。 Here, the braking lever 91 is urged in the direction of pushing up the lever by the urging force of the third spring member 92 as described above. That is, the third spring member 92 of the braking lever 91 urges the protrusion 73 in the direction opposite to the closing direction of the lid until the lid is closed after the protrusion 73 comes into contact with the braking lever 91. To do. As a result, the drive device 100 makes it possible to apply braking from an arbitrary position when the lid is rotated in the closing direction. Further, by using the third spring member 92, the braking force can be applied most immediately before the lid, which receives the most load, is closed. That is, the third spring member 92 is acted to be tightened most immediately before the lid is closed, so that the braking force is applied most immediately before the lid, which receives the most load, is closed. Therefore, the drive device 100 can apply an appropriate braking force according to the angle of the lid.
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。 Here, the urging by the third spring member 92 not only brakes in the direction in which the lid closes, but also assists in the direction in which the lid opens. When the lid is opened, the output shaft 21 rotates in the direction opposite to the rotation in the closing direction. That is, when the lid is opened, the protrusion 73 rotates in the forward direction with the urging direction by the third spring member 92. Therefore, the third spring member 92 exerts an assist effect when the lid is opened by rotating the lid in the opening direction and urging the protrusion 73 in the forward direction.
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。 Further, the assist gear 71 is formed so that the gear ratio with the output gear 22 is 1: 1. That is, by forming the assist gear 71 so that the rotation angle of the output gear 22 (the angle of the lid) and the rotation angle of the assist gear 71 match, it is easy to set the braking position depending on the position where the protrusion 73 is attached. Can be adjusted to. For example, when the state where the lid is closed is set to "0 °" and braking is applied from an angle of "40 °", the braking lever is rotated "40 °" in the reverse direction from the position of the protrusion 73 when the lid is closed. The position of the braking lever 91 and the position of the protrusion 73 are adjusted so that the 91 and the protrusion 73 come into contact with each other.
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。 In the above example, the case where the braking portion 90 has the braking lever 91 and the braking lever 91 urged by the third spring member 92 is pressed against the protrusion 73 has been described. However, the embodiment is not limited to this, and for example, the braking unit 90 may not include the braking lever 91. In such a case, the protrusion 73 is brought into contact with the third spring member 92 and pressed in the direction opposite to the urging direction.
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。 Further, in the above-mentioned example, the case where the protrusion 73 is attached to the assist gear 70 has been described. However, the embodiment is not limited to this, and may be attached to other gears. In such a case, the gear to which the protrusion 73 is attached is determined based on the gear ratio with the output gear 22. For example, the protrusion 73 is attached to a gear in which the gear ratio between the attached gear and the output gear 22 is 2: 1. That is, the protrusion 73 is attached to a gear whose rotation associated with opening and closing the lid is less than one rotation.
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。 Further, the drive device 100 has the sensor gear unit 80, which makes it possible to detect an accurate rotation angle of the output shaft 21 (output gear 22). That is, the drive device 100 is based on the rotation of the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 and the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 that mesh with the output gear 22 formed on the shaft portion 20. A rotation resistor 83 for detecting the rotation angle of the output gear 22 formed on the shaft portion 20 is provided, and the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are rotationally urged in opposite directions by the elastic member. This makes it possible to detect the accurate rotation angle of the output shaft 21.
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。 FIG. 7 is a diagram for explaining the sensor gear unit 80 according to the first embodiment. Note that FIG. 7 is a diagram showing a part of meshing between the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 and the output gear 22. For example, the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are arranged so as to be overlapped with each other as shown in FIG. Here, by arranging a spring member (not shown) between the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82, the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82 are rotationally urged in opposite directions, respectively. To. For example, one end of the torsion spring engages with the first sensor gear 81, and the other end engages with the second sensor gear 82 to urge the first sensor gear 81 in one direction of rotation. The second sensor gear 82 is urged in the direction opposite to the rotation direction of the first sensor gear 81.
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。 As a result, the drive device 100 reduces backlash between the sensor gear unit 80 and the output gear 22, and makes it possible to detect an accurate rotation angle of the output shaft 21. For example, in a drive device that opens and closes the lid, an output gear or a sensor gear that synchronizes with the gear in the previous stage is installed, the resistance change of the rotary resistor is detected, and the output shaft is detected and controlled. There is. However, due to the backlash between the output gear and the sensor gear, the accurate rotation position cannot be detected, and hunting may occur especially in the control just before the lid is closed or just before it is opened. .. However, like the drive device 100, the output gear 22 and the two sensor gears (the first sensor gear 81 and the second sensor gear 82) are simultaneously engaged with each other, and a spring member (not shown) is used to engage the first sensor gear. By urging the 81 and the second sensor gear 82 in the reverse rotation direction, the rotation error is eliminated. As a result, since the drive device 100 eliminates the dead zone during the opening / closing control, the control immediately before closing and immediately before opening can be stably performed.
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。 As described above, in the drive device 100 according to the first embodiment, the first spring member 23 urges the rotation of the output shaft 21 corresponding to the direction in which the lid is opened. Further, the second spring member 72 urges the rotation of the assist gear 71 corresponding to the direction in which the lid is opened. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the drive device 100 (suppress the increase in thickness) while maintaining the urging force when a plurality of springs are arranged. FIG. 8A is a diagram showing the result of the simulation in the drive device 100 according to the first embodiment. In FIG. 8A, the vertical axis shows the relative load torque (%) under each condition, and the horizontal axis shows the opening / closing angle (deg). Further, in FIG. 8A, the upper graph shows the load torque when neither the first spring member 23 nor the second spring member 72 is arranged, and the middle graph shows the load torque when either one is arranged. The lower graph shows the load torque when both are arranged.
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。 As shown in FIG. 8A, in the drive device 100, by arranging the first spring member 23 and the second spring member 72, the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced. Further, in the drive device 100, the assist gear portion 70 is arranged between the output gear 22 and the second small diameter gear 62 by arranging the assist gear portion 70 so as to mesh with the second small diameter gear 62 which is the gear in the front stage of the output gear 22. Backlash can be reduced and the stability of opening / closing operation can be improved. Further, in the drive device 100, the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced, and a motor having a smaller torque can be used. Further, in the drive device 100, the torque transmitted by the gear is reduced, so that the strength of the gear can be reduced. As a result, for example, a metal part can be formed by changing it to a resin, and the manufacturing cost can be reduced and the labor for manufacturing can be reduced. Further, in the drive device 100, the reduction ratio can be reduced by reducing the maximum torque, so that the motor 31 and each gear can be miniaturized.
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。 Further, the drive device 100 according to the first embodiment has a third spring member 92 that urges the rotation of the gear group with respect to the rotation from the first angle to the second angle. In the rotation in the closing direction, braking can be applied from an arbitrary position, and control with a more appropriate operation feeling can be realized according to the actual opening / closing operation. Further, in the drive device 100, the maximum torque can be reduced, and the motor 31 and each gear can be miniaturized.
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。 FIG. 8B is a diagram showing the result of the simulation in the drive device 100 according to the first embodiment. In FIG. 8B, the vertical axis shows the relative load torque (%) under each condition, and the horizontal axis shows the opening / closing angle (deg). Further, in FIG. 8B, the upper graph shows the load torque when the third spring member 92 is not arranged, and the lower graph shows the load torque when the third spring member 92 is arranged. As shown in FIG. 8B, in the drive device 100, by arranging the third spring member 92, the maximum torque at the time of opening and closing can be reduced.
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。 When such a drive device 100 is applied to, for example, the toilet bowl 2 shown in FIG. 1, the maximum torque when opening and closing the toilet seat 4 and the toilet lid 5 can be reduced. That is, the first spring member 23 urges the rotation of the output shaft 21 corresponding to the direction in which the toilet seat 4 opens, and the second spring member 72 causes the rotation of the assist gear 71 corresponding to the direction in which the toilet seat 4 opens. By urging the toilet seat 4, the toilet seat 4 is opened from the closed state (the opening / closing angle “0 °” in FIGS. 8A and 8B) in which the bottom surface 411 of the toilet seat 4 is in contact with the contact surface of the base 6. The torque at the start of rotation (torque at the start of lifting the toilet seat 4) when the toilet seat 4 is rotated so as to be in the open state (the state of the opening / closing angle “120 °” in FIGS. 8A and 8B) is reduced. be able to. Further, in the drive device 100, the urging force of the first spring member 23 and the second spring member 72 in the opening direction causes the toilet seat 4 to rotate (rotate in the closing direction) from the open state to the closed state. The load torque can also be reduced. The load torque can also be reduced in the toilet lid 5 to which the drive device 100 is attached in the same manner as described above.
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。 Further, in the above-mentioned drive device 100, the braking unit 90 brakes against the rotation from the first angle to the second angle in the rotation of the gear group, so that the toilet lid 5 rotates in the closing direction. Appropriate braking can be applied to it. For example, when the toilet seat 4 rotates from the open state to the closed state, the drive device 100 applies braking from the time when the angle of the toilet seat 4 becomes "40 °" and smoothly until the toilet seat 4 is closed. It can be rotated. Here, as shown in FIG. 8B, by applying braking from a certain angle, the load torque that gradually increases until the closed state can be sharply reduced. As a result, the drive device 100 can further reduce the maximum torque applied in the closed state. Further, by using the third spring member 92 in the braking unit 90, the braking force in the closed state where the maximum torque is applied can be maximized. That is, since the third spring member 92 exerts a force in the direction opposite to the urging direction as the toilet seat 4 rotates in the closing direction, the third spring member 92 exerts a stronger urging force as it rotates in the closing direction. It will be. Further, in the drive device 100, the load torque applied to the rotation (rotation in the open direction) of the toilet seat 4 from the closed state to the open state can be reduced by the braking force of the braking unit 90. The load torque can also be reduced in the toilet lid 5 to which the drive device 100 is attached in the same manner as described above.
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。 The drive device 100 according to the first embodiment has been described above. The above-described embodiment is merely an example, and the embodiment is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the case where the output of the motor 31 is transmitted to the shaft portion 20 via the shaft conversion unit 40, the first gear unit 50, and the second gear unit 60 has been described. However, the embodiment is not limited to this, and for example, a clutch portion may be arranged between them.
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。 In such a case, for example, instead of the first gear portion 50, when a torque equal to or higher than a predetermined threshold value is applied by an external force from the shaft portion 20 side, the clutch portion suppresses the transmission of the torque to the drive source side. May be placed.
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。 Moreover, the present invention is not limited by the above-described embodiment. The present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
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
20 Shaft 21 Output shaft 22 Output gear 23 First spring member (first elastic body)
31 Motor 70 Assist gear part 71 Assist gear 72 Second spring member (second elastic body)
73 Protrusion 80 Sensor gear 81 1st sensor gear (1st gear)
82 2nd sensor gear (2nd gear)
83 Rotating resistor 90 Braking part 91 Braking lever 92 Third spring member (urging member)
100 drive device
Claims (2)
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に形成されたギアの前段のギアに噛合するギアであって、前記駆動源の出力を前記軸部に伝達するギアとは異な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。 A group of gears that rotate according to the output of the drive source,
A shaft portion that rotates by the torque transmitted through the gear group, and
A first elastic body that biases the shaft portion in the rotational direction,
Of the gears included in the gear group, a gear that meshes with a gear in front of the gear formed on the shaft portion and is different from the gear that transmits the output of the drive source to the shaft portion is urged. As a result, the second elastic body that assists the rotation of the shaft portion in the rotation direction and
A drive device equipped with.
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に記載の駆動装置。 The first gear and the second gear meshed with the gear formed on the shaft portion,
An elastic member that urges the first gear in the first rotation direction and the second gear in the second rotation direction opposite to the first rotation direction.
The drive device according to claim 1, further comprising a rotation resistor for detecting the rotation angle of the gear formed on the shaft portion based on the rotation of the first gear and the second gear.
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