CN116658627A - 电动阀 - Google Patents

Abstract

提供能够抑制成本并确保可靠性的电动阀。电动阀具有阀主体，该阀主体包括收容阀芯的阀室；外壳，该外壳与所述阀主体连结；支承轴，该支承轴将电机的转子支承为旋转自如；变换机构，该变换机构与所述转子的旋转角度相应地使所述阀芯和所述支承轴沿轴线方向位移；轴支承部，该轴支承部将所述支承轴支承为相对于所述外壳至少能够沿轴线方向移动；以及缓冲部，该缓冲部沿轴线方向配置在所述支承轴的端部与所述外壳之间。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及一种电动阀。

背景技术

以往，电动阀例如组装在流体的配管系统的中途，用来进行流体的流路的开闭、流量控制。例如，在专利文献1所示的电动阀中，通过使用行星齿轮减速机构将安装于阀主体的步进电机的转矩减速而传递到阀芯，从而实现了精度良好的流量控制和闭阀时的密封性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021-148280号公报

发明要解决的课题

在专利文献1的电动阀中，由于阀芯的开闭动作，将支承转子和太阳齿轮支承为旋转自如的支承轴成为与转子的旋转相应地上下运动的结构。支承轴的上端沿轴线方向能够滑动地相对于被安装在外壳的内侧的支承部件的中央开口嵌合。该中央开口将支承部件贯通。

在此，在专利文献1的电动阀中，在阀芯的通常使用的行程范围内，支承轴的上端不会与外壳抵接。但是，例如在对电动阀进行控制的控制装置发生失调等的情况下，支承轴超出通常使用的行程范围进行移动，支承轴有时会与外壳抵接。

如果这样的抵接是暂时的，由于支承轴和外壳都由金属形成，因此不会立即发生破损。但是，当经过长时间的使用，支承轴与外壳频繁抵接时，担心磨耗、变形等。而且，在使用减速比比较高的行星齿轮机构等对阀芯进行驱动的样式的电动阀的情况下，由于支承轴与外壳的抵接部的面压高，因此容易产生在两者发生的磨耗、变形等。

发明内容

本发明鉴于该课题而提出，目的是提供一种能够抑制成本并确保可靠性的电动阀。

用于解决课题的技术手段

本发明的电动阀的特征为，具有：

阀主体，该阀主体包括收容阀芯的阀室；

外壳，该外壳与所述阀主体连结；

支承轴，该支承轴将电机的转子支承为旋转自如；

变换机构，该变换机构与所述转子的旋转角度相应地使所述阀芯和所述支承轴沿轴线方向位移；

轴支承部，该轴支承部将所述支承轴支承为相对于所述外壳至少能够沿轴线方向移动；以及

缓冲部，该缓冲部沿轴线方向配置在所述支承轴的端部与所述外壳之间。

发明效果

根据本发明，可以提供能够抑制成本并确保可靠性的电动阀。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的电动阀的闭阀状态的纵剖面图。

图2是表示第一实施方式涉及的电动阀的开阀状态的纵剖面图。

图3是表示第一实施方式的变形例涉及的电动阀的闭阀状态的纵剖面图。

图4是表示第二实施方式涉及的电动阀的闭阀状态的纵剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明涉及的电动阀的实施方式。此外，在本说明书中，将转子侧作为上方进行说明，将阀芯侧作为下方进行说明。奇异行星齿轮减速机构作为行星齿轮减速机构的一个样式。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的电动阀1的闭阀状态的纵剖面图，图2是表示第一实施方式涉及的电动阀1的开阀状态的纵剖面图，但省略配置在外壳的外侧的定子。本实施方式的电动阀1例如用于在制冷循环中调整制冷剂流量。电动阀1的轴线为L。

本实施方式的电动阀1由：具有形成在阀室VC的内部的阀座15的阀主体2、通过基座板31与阀主体2固定安装的金属制的有顶圆筒形状的外壳3、由装备在外壳3的外部的定子(未图示)和装备在外壳3的内部的转子57构成的步进电机、将转子57的旋转转矩减速后传递的减速机构6、与所述阀座15接触分离地控制流体的通过量的阀芯4、以及将减速机构6的输出齿轮的旋转运动通过螺纹进给机构(变换机构)27变换为直线运动而对阀芯4进行驱动的螺纹驱动部件22构成。为此，减速机构6的输出齿轮的旋转角度(输出齿轮以轴线L为中心旋转的角度)与减速机构6的减速比相应地相比转子57的旋转角度(转子57以轴线L为中心旋转的角度)减少，而且通过螺纹进给机构27，使阀芯4沿轴线L方向位移与减速机构6的输出齿轮的旋转角度对应的距离。

在阀主体2上，沿轴线L形成与阀室VC连通的阀口16，而且第一配管T1通过钎焊等与该阀口16侧连接，第二配管T2通过钎焊等与形成于阀室VC的侧面的开口18以连通的方式连接。第二配管T2的轴线为O。轴线O与轴线L正交。

而且，在中央下端侧形成有阴螺纹部13a的丝杠轴承部件13，被嵌插在阀主体2的阀室VC的上部，通过压入等固定于阀主体2。

在外壳3的上端内侧安装有树脂制的轴支承部81。更具体而言，轴支承部81连接设置使上端面与外壳3的下表面抵接的圆筒部81a和使外周与配置在圆筒部81a的周围的外壳3的内周抵接的凸缘部81b而构成，在圆筒部81a的下表面中央与轴线L同轴地形成有上端闭合的袋孔81c。袋孔81c的内径与支承轴8的外径大致相等。与外壳3抵接的圆筒部81a的上端面的外径(抵接面积)大于袋孔81c的外径(轴线正交方向截面面积)，例如优选为3倍以上的直径。优选为，袋孔81c的底面与圆筒部81a的上端面的距离为外壳3的厚度的2倍以上。在轴支承部81与转子支承部件56之间配置有螺旋弹簧82，对转子支承部件56向下方施力。在本实施方式中，轴支承部81兼做缓冲部，即轴支承部81与缓冲部被构成为一个部件。

减速机构6具有同轴配置而串联地连接的第一级减速部61和第二级减速部62。第一级减速部61具有：在转子57的内周侧与转子支承部件56一体地形成的太阳齿轮611、固定安装在阀主体2的上部而通过向上方延伸的薄壁筒状体64被固定的固定齿圈612的上部、配置在太阳齿轮611与固定齿圈612之间而分别进行啮合的行星齿轮613、以及将行星齿轮613支承为旋转自如的行星齿轮架614，由这些构成第一行星齿轮减速机构。

第二级减速部62具有：与行星齿轮架614一体且能够旋转地相对于支承轴8支承的太阳齿轮621、固定齿圈612的下部、配置在太阳齿轮621与固定齿圈612之间而分别进行啮合的行星齿轮623、将行星齿轮623支承为旋转自如的行星齿轮架624、以及在内周具备与行星齿轮623啮合的齿的有底筒状的输出齿轮部件625，由这些构成奇异行星齿轮减速机构(第二行星齿轮减速机构)。固定齿圈612的齿数被设定为与输出齿轮部件625的齿数不同。

金属制的支承轴8将转子支承部件56和太阳齿轮621贯通，被保持为能够与这些一起旋转。支承轴8的上端与安装于外壳3的轴支承部81的袋孔81c嵌合，被支承为能够沿旋转方向和轴线L方向移动。

形成在螺纹驱动部件(输出轴)22的上部的带台阶的圆筒形状的输出轴部29的上部，被压入输出齿轮部件625的底部中央。支承轴8的下端通过压入而与输出轴部29的上部开口嵌合，输出齿轮部件625、支承轴8和输出轴部29被构成为一体地旋转。

形成在螺纹驱动部件22的下部的阳螺纹部22a与丝杠轴承部件13的阴螺纹部13a螺合。输出齿轮部件625(即，转子57)的旋转运动，通过由阳螺纹部22a和阴螺纹部13a构成的螺纹进给机构(变换机构)27变换为沿轴线L直线运动。

输出齿轮部件625与螺纹驱动部件22连结成一体，当输出齿轮部件625(转子57)旋转时，输出齿轮部件625与螺纹驱动部件22成为一体进行旋转，而且相对于阀主体2沿轴线L直线运动。与输出齿轮部件625的升降相应地，载置在输出齿轮部件625的底面上的行星齿轮架624和行星齿轮623也与支承轴8成为一体进行升降。

由球23和球承座24构成的球状接头25的下端，与被同轴地压入阀芯4的上端的圆筒状的弹簧支承部件28的上端抵接。阀芯4和配置在弹簧支承部件28的周围的筒状的弹簧壳体19，将扩径部19a、缩径部19b、从扩径部19a的上端向径向外侧延伸的上端凸缘部19c连接设置而成。上端凸缘部19c与阀主体2的内周台阶部卡合，由丝杠轴承部件13固定保持。缩径部19b被保持为能够在阀芯4的外周滑动。

压缩螺旋弹簧26，在压缩的状态下被配置成使下端和扩径部19a与缩径部19b之间的台阶部抵接、使上端与弹簧支承部件28卡合，由此对阀芯4始终向开阀方向施力。

螺纹驱动部件22的直线运动通过球状接头25和弹簧支承部件28向轴状的阀芯4传递，由此阀芯4由弹簧壳体19引导沿轴线L方向移动。阀芯4的下端成为扩径的圆盘状，在其下表面形成有锥状的圆锥面4a。

当阀芯4上升时，存在彼此抵接的可能性的部位，是轴支承部81中的袋孔81c的底面与支承轴8的上端、轴支承部81的下表面与转子支承部件56的上表面、以及固定齿圈612的下表面与输出齿轮部件625的上表面。

在图1所示的闭阀状态中，设轴支承部81中的袋孔81c的底面与支承轴8的上端的轴线方向最小间隔为A、轴支承部81的下表面与转子支承部件56的上表面的轴线方向最小间隔为B、固定齿圈612的下表面与输出齿轮部件625的上表面的轴线方向最小间隔为C，则以下的关系式成立。

A<C (1)

A<B (2)

B≦C(3)

通过满足关系式(1)，从而当阀芯4上升时，在固定齿圈612与输出齿轮部件625抵接之前，支承轴8的上端抵附在袋孔81c的底面。为此，能够阻止固定齿圈612与输出齿轮部件625以过大的转矩相互抵接，能够抑制部件彼此咬合等。

通过满足关系式(2)，从而当阀芯4上升时，在轴支承部81的下表面与转子支承部件56的上表面抵接之前，支承轴8的上端抵附在袋孔81c的底面。为此，能够阻止轴支承部81与转子支承部件56相互抵接，能够抑制抵接部的磨耗等。

通过满足关系式(3)，从而当阀芯4上升时，在固定齿圈612与输出齿轮部件625抵接的同时或者在其之前，轴支承部81与转子支承部件56抵接。为此，能够阻止固定齿圈612与输出齿轮部件625以过大的转矩相互抵接，能够抑制部件彼此咬合等。即，在本实施方式中，是当阀芯4上升时轴支承部81中的袋孔81c的底面与支承轴8的上端最先抵接的结构。

(电动阀的动作)

在图1所示的闭阀状态下，阀芯4的圆锥面4a在阀座15落座，阻止了流体从阀室VC流向阀口16。因此第二配管T2与第一配管T1之间的流体的移动被限制。

当从闭阀状态开始，通过向定子供电而使步进电机的转子57旋转驱动时，转子57的旋转转矩通过转子支承部件56传递到第一级减速部61的太阳齿轮611，以第一减速比减速后的旋转转矩从行星齿轮架614输出。

进而，行星齿轮架614受到的旋转转矩被传递到第二级减速部62的太阳齿轮621，以第二减速比减速后的旋转转矩从输出齿轮部件625输出。输出齿轮部件625的旋转转矩被传递到输出轴部29。

输出轴部29的旋转运动通过螺纹进给机构27变换为直线运动，由此，输出轴部29与阀芯4一起沿轴线方向上升，圆锥面4a从阀座15离开，成为图2所示的开阀状态。在开阀状态下，流体以与圆锥面4a与阀座15的间隙相应的流量从阀室VC朝向阀口16流动。因此允许第二配管T2与第一配管T1之间的流体的移动。

通过从开阀状态开始对定子进行相反特性的供电，从而转子57向相反方向旋转，因此，能够使阀芯4以与上述相反的动作下降，通过使阀芯4的圆锥面4a在阀座15落座的成为闭阀状态。

假设在阀芯4由于控制装置的失调等而超过通常的使用范围上升的情况下，按照上述关系式(1)～(3)，在固定齿圈612与输出齿轮部件625抵接之前，以及轴支承部81的下表面与转子支承部件56的上表面抵接之前，支承轴8的上端抵附在袋孔81c的底面。在支承轴8的上端抵附在袋孔81c的底面的情况下，其按压力通过轴支承部81传递到外壳3。尤其是，由于电动阀1由于第一级减速部和第二级减速部而具有大的减速比，因此支承轴8赋予对方部件的力过大。

根据本实施方式，与外壳3抵接的圆筒部81a的外径大于支承轴8的外径，因此即使假设在支承轴8的上端抵附在袋孔81c的底面而赋予了过大的力的情况下，与外壳3的抵接面的面压也会大幅下降，因此能够抑制外壳3的变形、破损，由此能够一面抑制成本一面确保电动阀1的工作可靠性功能。进而，由于轴支承部81由树脂制，因此对于作为金属制的外壳3和支承轴8中的任一个都能够发挥缓冲功能，回避破损等的不良情况。

(变形例)

图3是表示第一实施方式的变形例涉及的电动阀1A的闭阀状态的纵剖面图，同样省略配置在外壳的外侧的定子。如图3所示，在本变形例中，轴支承部81A也连接设置有圆筒部81Aa，配置在圆筒部81Aa的周围并使外周与外壳3的内周抵接的凸缘部81Ab。与第一实施方式的不同，仅为形成有沿上下方向贯通圆筒部81Aa的贯通孔81Ac。

而且，在外壳3的下表面与轴支承部81A的上端之间，缓冲部83A与轴支承部81A分体，并被配设成将贯通孔81Ac遮蔽。缓冲部83A连接设置有夹持在外壳3的下表面与轴支承部81的上表面之间的圆盘部83Aa，和与圆盘部83Aa同轴地栽设的短圆筒部83Ab，短圆筒部83Ab嵌插在贯通孔81Ac的上部。圆盘部83Aa的外径(抵接面积)大于支承轴8和短圆筒部83Ab的外径(轴线正交方向截面面积)，优选为，例如直径为3倍以上。而且，优选为，短圆筒部83Ab的长度为圆盘部83Aa的厚度的2倍以上。轴支承部81A和缓冲部83A以外的结构，与上述实施方式相同，因此赋予相同的符号并省略重复说明。此外，缓冲部是以使支承轴8的上端不直接与外壳3抵接的方式配置在支承轴8与外壳3之间的部件。缓冲部通过使与外壳3抵接的面积大于支承轴8的上端的面积，从而能够降低与外壳3的抵接面的面压。

在本变形例中，在阀芯4超过通常的使用范围上升的情况下，在固定齿圈612与输出齿轮部件625抵接之前，以及轴支承部81的下表面与转子支承部件56的上表面抵接之前，在贯通孔81Ac的内部，支承轴8的上端碰到短圆筒部83Ab，因此也能够抑制外壳3的变形、破损。

(第二实施方式)

图4是表示第二实施方式的变形例涉及的电动阀1B的闭阀状态的纵剖面图，同样省略了配置在外壳的外侧的定子。在本实施方式中，设有单一的行星齿轮减速机构。

更具体而言，减速机构6B仅具有第一级减速部61B。第一级减速部61B具有：在转子57的内周侧与转子支承部件56B一体地形成的太阳齿轮611B、通过薄壁筒状体64固定于阀主体2的固定齿圈612B、配置在太阳齿轮611B与固定齿圈612B之间分别进行啮合的行星齿轮613B、将行星齿轮613B支承为旋转自如的行星齿轮架614B、以及在内周具备与行星齿轮613B啮合的齿的有底筒状的输出齿轮部件615B，通过这些构成具有第一减速比的奇异行星齿轮减速机构(第一行星齿轮减速机构)。固定齿圈612B的齿数被设定为与输出齿轮部件615B的齿数不同。输出齿轮部件615B与输出轴部29连结而一体地旋转。减速机构6B以外的结构与上述实施方式相同，因此赋予相同的符号并省略重复说明。

在本实施方式中，当通过对未图示的定子供电，而使步进电机的转子57旋转驱动时，转子57的旋转转矩也通过转子支承部件56B传递到第一级减速部61B的太阳齿轮611B，以第一减速比减速后的旋转转矩从输出齿轮部件615B输出。输出齿轮部件615B的旋转转矩被传递到输出轴部29。

此外，本发明不限于上述实施方式。在本发明的范围内，上述实施方式的任意的构成要素能够变形。而且，在上述实施方式中能够追加或省略任意的构成要素。例如也可以取代行星齿轮减速机构而设置齿轮对构成的减速机构。

符号说明

1、1A、1B电动阀

2 阀主体部

3 外壳

4 阀芯

6、6B减速机构

8支承轴

81、81A轴支承部

83A 缓冲部

VC 阀室

T1 第一配管

T2 第二配管

Claims (7)

1.一种电动阀，其特征在于，具有：

阀主体，该阀主体包括收容阀芯的阀室；

外壳，该外壳与所述阀主体连结；

支承轴，该支承轴将电机的转子支承为旋转自如；

变换机构，该变换机构与所述转子的旋转角度相应地使所述阀芯和所述支承轴沿轴线方向位移；

轴支承部，该轴支承部将所述支承轴支承为相对于所述外壳至少能够沿轴线方向移动；以及

缓冲部，该缓冲部沿轴线方向配置在所述支承轴的端部与所述外壳之间。

2.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

所述轴支承部和所述缓冲部被构成为一个部件。

3.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

所述轴支承部具备贯通孔，该贯通孔将所述支承轴支承为至少能够沿轴线方向移动，通过与所述轴支承部分体的所述缓冲部遮蔽所述贯通孔。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的电动阀，其特征在于，

当所述阀芯上升时，所述支承轴的端部与所述缓冲部最先抵接。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的电动阀，其特征在于，

所述缓冲部相对于所述外壳的抵接面积大于所述支承轴的轴线正交方向截面面积。

6.如权利要求1～5中的任一项所述的电动阀，其特征在于，

具有减速机构，该减速机构将所述转子的旋转减速后向所述变换机构传递。

7.如权利要求6所述的电动阀，其特征在于，

所述减速机构为行星齿轮减速机构。