JP2004211840A - 弁駆動構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハウジング1と、ハウジング1に、雌ねじ部2aの軸線回りに回転自在に保持されたナット2と、一端部に弁体31を有し、かつ他端部外周に雌ねじ部2aに螺合する雄ねじ部3aを有し、ナット2の回転に伴ってナット2の一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒3と、ハウジング1に取り付けられナット2を回転駆動するモータ4と、弁棒3からナット2に向かって作用するスラスト力Fを受けるスラスト軸受5とを備え、スラスト軸受5を、ナット2の他端部に設けられた球体51と、ハウジング1とモータ4との間に設置され保持プレート52とによって構成にしている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動源にして弁体を直線方向に往復移動させる弁駆動構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の弁駆動構造としては、例えば下記の特許文献1に記載されたものが知られている。
この弁駆動構造は、弁棒をねじの螺合により直線方向に駆動するナットと、弁棒からナットに作用するスラスト力を受ける軸受とをモータ内に内蔵した構成になっている。
【0003】
上記のように構成された弁駆動構造においては、弁棒の駆動系に不具合が生じた場合には、上記モータを交換することによって、簡単に修理することができる利点がある。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−75024号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記弁駆動構造においては、弁棒の駆動系に生じた不具合がモータにおける単に電気的な問題によって発生した場合でも、またナット等の機械的な問題によって発生した場合でも、上記軸受やナットを内蔵させた特に高価がモータを交換しなければならず、極めて不経済であるという問題があった。
【0006】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、弁棒の駆動系に不具合が発生した場合でも経済的に対処することのできる弁駆動構造を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、ハウジングと、このハウジングに、雌ねじ部の軸線回りに回転自在に保持されたナットと、一端部に弁体を有するとともに、少なくとも他端部外周に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有し、上記ナットの回転に伴って当該ナットの一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒と、上記ハウジングに取り付けられ上記ナットを回転駆動するモータと、上記弁棒から上記ナットに向かって作用するスラスト力を受けるとともに上記ナットを回転自在に支持するスラスト軸受とを備えてなり、上記スラスト軸受は、上記ナットの他端部に設けられた球体と、上記ハウジングと上記モータとの間に設置され、上記球体から作用する上記スラスト力を受ける保持プレートとを備えてなることを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記ハウジングには、上記ナットがその一端側に移動するのを阻止するストッパ部を設け、このストッパ部と上記ナットとの間には、当該ナットを上記保持プレート側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴としている。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記ナットの他端部には、上記保持プレート側に開口し、上記球体を嵌合すべく球面状に形成された凹部を設けてなり、上記凹部は、その開口部からの深さが上記球体の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により上記球体を挿入可能な大きさに形成されていることを特徴としている。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、上記ナットには、上記他端部に対応する上記雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けたとを特徴としている。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、上記ナットには、その外周にギヤ部を設け、上記モータには、その中心線上に位置するロータシャフトから平行移動した位置に上記ギヤ部に噛み合う出力歯車を設けてなり、上記ナットの軸心、上記球体の中心および上記モータの中心線は、同心状に配置されていることを特徴としている。
【0012】
上記のように構成された請求項1〜5に記載の発明においては、ナットがハウジングに回転自在に保持され、ナットを回転駆動するモータがハウジングに設けられ、弁棒からナットに作用するスラスト力がナットの他端部に設けた球体と、ハウジングとモータとの間に設けた保持プレートとからなるスラスト軸受によって保持されるようになっているので、ナット、モータ、球体、保持プレート等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータはナットを内蔵したりスラスト力を受ける軸受を内蔵したりしたものではなく価格の低いものとなるので、モータを交換する場合でも、その交換に要する費用を抑えることができる。
【0013】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが分かったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が生じたりした場合でも、その部品の交換に要する費用の低減を図ることができる。すなわち、弁棒の駆動系の不具合に対して経済的に対処することができる。
また、保持プレートがハウジングとモータとの間に配置されているので、モータをハウジングに取り付ける際に、保持プレートを簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力がモータに作用するのを確実に防止することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明においては、ストッパ部とナットとの間に、ナットを保持プレート側に付勢する付勢手段を設けているので、球体を所定の弾性力で保持プレートに常時押し付けることができる。したがって、ナットおよびこれに螺合する弁棒のがたつきを防止することができるので、弁体による流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナットや弁棒等の機械的な振動による異音や、流体の振動による異音の発生を防止することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明においては、凹部における開口部からの深さが球体の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体を挿入可能な大きさに形成されているので、球体を凹部に簡単に組み込むことができるとともに、当該球体を凹部内に確実に保持することができる。
【0016】
請求項4に記載の発明においては、ナットにおける他端部に対応する雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けているので、弁棒の他端によって、雌ねじ部内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒を軸方向に自由に移動させることができる。
【0017】
請求項5に記載の発明においては、ナットの軸心、球体の中心およびモータの中心線が同心状に配置されているので、ハウジングに対して各部品がコンパクトに設置された状態になる。したがって、小型化を図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図1〜図8を参照しながら説明する。
この発明の実施の形態で示す弁駆動構造は、図1〜図8に示すように、空気の流量制御弁における弁体の駆動用に採用した例を示したものであり、ハウジング1と、このハウジング1に、雌ねじ部2aの軸線回りに回転自在に保持されたナット2と、一端部に弁体31を有するとともに、他端部外周に雌ねじ部2aに螺合する雄ねじ部3aを有し、ナット2の回転にともなって当該ナット2の一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒3と、ハウジング1に取り付けられナット2を回転駆動するモータ4と、弁棒3からナット2に向かって作用するスラスト力Fを受けるとともにナット2を回転自在に支持するスラスト軸受5とを備えている。スラスト軸受5は、ナット2の他端部に設けられたステンレス鋼製の球体51と、ハウジング1とモータ4との間に設置され、球体51から作用するスラスト力Fを受けるステンレス鋼製の保持プレート52とを備えている。
【0019】
ハウジング1は、図1〜図3に示すように、例えばアルミニウム等の金属または合成樹脂によって一体的に形成されたものであり、その一端面1aにバルブハウジング6をネジS1によって固定するようになっており、その他端面1bにモータ4をネジS2によって固定するようになっている。
【0020】
このハウジング1には、その軸心部に、ナット2がその一端側に移動するのを阻止するストッパ部1cが形成されており、このストッパ部1cには、その軸心位置に、弁棒3を挿通する円形孔1dが形成されているとともに、扁平ガイド孔1eが一端面1a側から所定の深さ位置まで形成されている。扁平ガイド孔1eは、後述するピン32をガイドすべく、円形孔1dの軸線に対して直交する方向に間隔が狭められた形状になっている。
【0021】
また、ハウジング1には、ストッパ部1cの他端面1b側に、ナット2の円形外周面2bを回転自在に案内する円形ガイド孔1fが形成され、この円形ガイド孔1fのさらに他端面1b側に、上記ナット2の円形外周面2b以外の部分やモータ4の出力歯車41を収容するための凹部1gが形成されている。
【0022】
ナット2は、ポリアセタール等の合成樹脂によって一体的に形成されたものであり、その軸心位置に上述した雌ねじ部2aおよび円形外周面2bが形成されている。すなわち、雌ねじ部2aは、その一端側から他端側に向かって所定の深さに形成されており、円形外周面2bは、一端部の外周に形成され、上述したように円形ガイド孔1fに回転自在に嵌合するようになっている。
【0023】
また、ナット2には、その他端部の軸心位置に、保持プレート52側に開口し、球体51を嵌合すべく球面状に形成された凹部2cが形成されている。この凹部2cは、その開口部からの深さが球体51の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により球体51を挿入可能な大きさに形成されている。
【0024】
さらに、ナット2には、その他端部に対応する雌ねじ部2a内から当該ナット2の外に通じる連通孔2dが設けられている。この連通孔2dは、雌ねじ部2aを構成する孔の底面の2位置に開口するとともに、他端側に向かって、凹部2cの直径位置を2等分するようにスリット状に延在している。このため、スリットを開く方向の弾性変形が可能となり、凹部2cへの球体51の挿入が容易になっている。
また、ナット2の他端部の外周には、ギヤ部2eが形成されている。
【0025】
弁棒3は、断面円形状の丸棒3bの一端部に上記弁体31が設けられ、他端部外周に上記雄ねじ部3aが形成されている。また、弁棒3には、その軸方向の所定位置にピン32が設けられている。このピン32は、断面円形の棒状に形成されたものであり、弁棒3の軸心を通りかつ当該軸心に直交する方向に延在すべく、弁棒3に固定されている。
また、ピン32は、上述の扁平ガイド孔1eに挿入されて平行移動するようにガイドされるようになっており、弁棒3の回転を防止し、ナット2の回転により、弁棒3が軸方向に移動するのを可能にするようになっている。
【0026】
したがって、扁平ガイド孔1eは、後述する弁口6cを全閉状態から全開状態まで変化させるべく、弁棒3をストロークさせた際に、上記ピン32を十分ガイドすることが可能なようにそのストローク方向の寸法が設定れている。また、互いに螺合する雌ねじ部2aおよび雄ねじ部3aも、上記弁棒3のストロークを可能にすべく、その軸方向の長さが設定されている。
また、この実施の形態では、ピン32は雄ねじ部3aの近傍の丸棒3bの位置に形成された貫通孔に、圧入、ろう付け等によって固定されている。
【0027】
モータ4は、図3に示すように、その中心線C上に位置する図示しないロータシャフトから減速歯車機構を介して平行移動した位置にナット2のギヤ部2eに噛み合う出力歯車41を備えている。
そして、モータ4の中心線Cは、ハウジング1の軸心部に配置されたナット2の軸心および球体51の中心と、同一直線上の位置に配置されている。
【0028】
また、ストッパ部1cとナット2の一端との間には、当該ナット2を保持プレート52側に付勢する皿ばね(付勢手段)7が設けられている。
【0029】
一方、バルブハウジング6には、L字状に屈曲する流路6a、6bが設けられており、その屈曲部には、弁棒3がナット2の一端側からから突出する方向に移動した際に、弁体31によって閉塞される弁口6cが形成されている。
また、図4、5において、52aは、ネジS2のねじ部を挿通させるための貫通孔である。
【0030】
上記のように構成された弁駆動構造においては、ナット2がハウジング1に回転自在に保持され、ナット2を回転駆動するモータ4がハウジング1に設けられ、弁棒3からナット2に作用するスラスト力Fがナット2の他端部に設けた球体51と、ハウジング1とモータ4との間に設けた保持プレート52とからなるスラスト軸受5によって保持されるようになっているので、ナット2、モータ4、球体51、保持プレート52等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータ4はナット2を内蔵したりスラスト力Fを受ける軸受を内蔵したりしたものではなく低価格のものとなるので、モータ4を交換する場合でも、その交換に要する費用を最小限に抑えることができる。
【0031】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが見つかったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が発生したりした場合でも、これらの部品を交換する等の対策を経済的に行うことができる。
また、保持プレート52がハウジング1とモータ4との間に配置されているので、モータ4をハウジング1に取り付ける際に、保持プレート52を簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力Fがモータ4に作用するのを確実に防止することができる。
【0032】
そして、ストッパ部1cとナット2との間に、ナット2を保持プレート52側に付勢する皿ばね7を設けているので、球体51を所定の弾性力で保持プレート52に常時密着させることができる。したがって、ナット2およびこれに螺合する弁棒3のがたつきを防止することができるので、弁体31と弁口6cとによる流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナット2や弁棒3等の機械的な振動による異音や、弁口6cを流れる空気の振動による異音の発生等を防止することができる。
【0033】
また、凹部2cの深さが球体51の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体51を挿入可能な大きさに形成されているので、球体51を凹部2cに簡単に組み込むことができる。また、連通孔2dがナット2の他端部を凹部2cの直径位置で二分割するスリットとして機能するので、上記弾性変形による球体51の組込をより容易にすることができる。
【0034】
さらに、ナット2における雌ねじ部2a内から当該ナット2の外に通じる連通孔2dを設けているので、雌ねじ部2aに螺合する弁棒3によって、雌ねじ部2a内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒3を軸方向に移動するのに支障をきたすことがない。
【0035】
また、ナット2の軸心、球体51の中心およびモータ4の中心線Cが同軸上の位置に配置されているので、ハウジング1に対して各部品をコンパクトに配置することができる。したがって、全体の小型化を図ることができる。
【0036】
なお、上記実施の形態においては、弁駆動構造を空気の流量制御弁に採用した例を示したが、水や油圧等の他の流体を用いた種々のバルブの弁体を駆動するために採用することも可能である。
また、雄ねじ部3aを弁棒3の他端部外周に形成するように構成したが、この雄ねじ部3aは弁棒3の外周面全体に形成するようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜5に記載の発明によれば、ナットがハウジングに回転自在に保持され、ナットを回転駆動するモータがハウジングに設けられ、弁棒からナットに作用するスラスト力がナットの他端部に設けた球体と、ハウジングとモータとの間に設けた保持プレートとからなるスラスト軸受によって保持されるようになっているので、ナット、モータ、球体、保持プレート等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータはナットを内蔵したりスラスト力を受ける軸受を内蔵したりしたものではなく低価格のものとなるので、モータを交換する場合でも、その交換に要する費用を抑えることができる。
【0038】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが分かったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が生じたりした場合でも、その部品の交換を低コストで行うことができる。すなわち、弁棒の駆動系に生じた不具合に対して経済的に対処することができる。
また、保持プレートがハウジングとモータとの間に配置されているので、モータをハウジングに取り付ける際に、保持プレートを簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力がモータに作用するのを確実に防止することができる。
【0039】
請求項2に記載の発明によれば、ストッパ部とナットとの間に、ナットを保持プレート側に付勢する付勢手段を設けているので、球体を所定の弾性力で保持プレートに常時押圧した状態にすることができる。したがって、ナットおよびこれに螺合する弁棒のがたつきを防止することができるので、弁体による流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナットや弁棒等の機械的な振動による異音や、流体の振動による異音の発生を防止することができる。
【0040】
請求項3に記載の発明によれば、凹部における開口部からの深さが球体の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体を挿入可能な大きさに形成されているので、球体を凹部に簡単に組み込むことができるとともに、当該球体を凹部内に確実に保持することができる。
【0041】
請求項4に記載の発明によれば、ナットにおける他端部に対応する雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けているので、弁棒の他端によって、雌ねじ部内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒を軸方向に自由に移動させることができる。
【0042】
請求項5に記載の発明によれば、ナットの軸心、球体の中心およびモータの中心線が同心状に配置されているので、ハウジングに対して各部品がコンパクトに設置された状態になる。したがって、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態として示した弁駆動構造の断面図である。
【図2】同弁駆動構造をハウジングの一端面側から見た平面図である。
【図3】同弁駆動構造を示す図であって、図2のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】同弁駆動構造の保持プレートを示す平面図である。
【図5】同弁駆動構造の保持プレートを示す断面図である。
【図6】同弁駆動構造のナットを示す平面図である。
【図7】同弁駆動構造のナットを示す図であって、図6のVII−VII線に沿う断面図である。
【図8】同弁駆動構造のナットを示す底面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
1c ストッパ部
2 ナット
2a 雌ねじ部
2c 凹部
2d 連通孔
2e ギヤ部
3 弁棒
3a 雄ねじ部
4 モータ
5 スラスト軸受
7 皿ばね(付勢手段)
31 弁体
41 出力歯車
51 球体
52 保持プレート
C 中心線
F スラスト力
Claims (5)
- ハウジングと、このハウジングに、雌ねじ部の軸線回りに回転自在に保持されたナットと、一端部に弁体を有するとともに、少なくとも他端部外周に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有し、上記ナットの回転に伴って当該ナットの一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒と、上記ハウジングに取り付けられ上記ナットを回転駆動するモータと、上記弁棒から上記ナットに向かって作用するスラスト力を受けるとともに上記ナットを回転自在に支持するスラスト軸受とを備えてなり、
上記スラスト軸受は、上記ナットの他端部に設けられた球体と、上記ハウジングと上記モータとの間に設置され、上記球体から作用する上記スラスト力を受ける保持プレートとを備えてなることを特徴とする弁駆動構造。 - 上記ハウジングには、上記ナットがその一端側に移動するのを阻止するストッパ部を設け、
このストッパ部と上記ナットとの間には、当該ナットを上記保持プレート側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の弁駆動構造。 - 上記ナットの他端部には、上記保持プレート側に開口し、上記球体を嵌合すべく球面状に形成された凹部を設けてなり、
上記凹部は、その開口部からの深さが上記球体の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により上記球体を挿入可能な大きさに形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の弁駆動構造。 - 上記ナットには、上記他端部に対応する上記雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けたとを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の弁駆動構造。
- 上記ナットには、その外周にギヤ部を設け、
上記モータには、その中心線上に位置するロータシャフトから平行移動した位置に上記ギヤ部に噛み合う出力歯車を設けてなり、
上記ナットの軸心、上記球体の中心および上記モータの中心線は、同心状に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の弁駆動構造。
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