JP2004232779A - クッション機構付きモータおよびバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の回りに弾性角変位を発生し得るようにすることにある。
【解決手段】第１出力軸２からムービングプレート（第１伝達手段）３およびピニオンプレート（第２伝達手段）４を順次介して伝達された回転力を第２出力軸５から出力するように構成され、ムービングプレート３およびピニオンプレート４の少なくとも一方に、上記回転力によって弾性変形し、第１出力軸２と第２出力軸５との間の軸回りに弾性角変位を生じさせる板ばね（弾性部材）４３を設けた構成になっている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力軸の軸回りに弾性角変位を発生し得るクッション機構付きモータおよびこのモータを用いたバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータは、供給される電力に基づいて、出力軸から所定の回転力を発生し得るようになっている。また、例えば、ブレーキ付きのモータの場合は、電力の供給を絶った後に、内部に設けたブレーキ機構によって、出力軸を所定の回転角の位置に固定するようになっている。したがって、ブレーキ付きモータを用いた場合には、位置の制御が容易になるという利点がある。
【０００３】
すなわち、上記ブレーキ付きモータにおいては、その出力軸によって例えばバルブの弁体を駆動するようにした場合、弁体が弁口を閉じた後に、ブレーキ機構によって出力軸の回転を停止させることにより、弁体を、弁口を閉じた状態に保持することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のモータにおいては、弁体を上述のように保持することができるものの、回転力に応じて出力軸回りに弾性角変位を生じさせ、この弾性角変位に基づく弾性力によって弁体を弁口に押し付けることができないので、弁体が弁口から離れやすく、当該弁口からの流体の漏れを十分に防止することができないという欠点がある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、出力軸の回りに弾性角変位を発生し得るクッション機構付きモータおよび当該モータを用いたバルブを提供することを課題としている。
【０００６】
【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に記載のクッション機構付きモータは、第１出力軸から第１伝達手段および第２伝達手段を順次介して伝達された回転力を第２出力軸から出力するように構成され、上記第１伝達手段および上記第２伝達手段の少なくとも一方には、上記回転力によって弾性変形し、上記第１出力軸と第２出力軸との間の軸回りに弾性角変位を生じさせる弾性部材が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載のクッション機構付きモータは、請求項１に記載の発明において、上記第１伝達手段および第２伝達手段の一方には回転中心に対して偏心した位置に上記弾性部材が設けられ、他方には上記弾性部材に係止して当該弾性部材に弾性変形を生じさせるとともに上記回転力の伝達を行う係止部材が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載のクッション機構付きモータは、請求項２に記載の発明において、上記弾性部材は、上記係止部材に当接する先端部から基端側に係る部分が上記係止部材から上記先端部に作用する力の作用線に対してＵ字状に湾曲した板ばねによって形成されていることを特徴としている。
なお、作用線とは、力の作用点を通り、当該力の方向へ引いた直線をいう。
【０００９】
請求項４に記載のバルブは、請求項１〜３の何れかに記載のクッション機構付きモータを備えたバルブであって、上記第２出力軸から供給される回転力に基づく駆動力によって移動し、当該駆動力によって弁口に押圧されて、当該弁口を閉塞する弁体を備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記のように構成された請求項１〜３に記載のクッション機構付きモータにおいては、第１伝達手段および第２伝達手段の少なくとも一方に、回転力によって弾性変形する弾性部材を設けているので、回転力の増大に応じて弾性部材の弾性変形量が増大することになる。したがって、回転力に応じて第１出力軸と第２出力軸との間の軸回りに、すなわち出力軸の回りに、弾性的な角変位を発生させることができる。
【００１１】
請求項２に記載のクッション機構付きモータにおいては、第１伝達手段および第２伝達手段の一方に弾性部材を設け、他方に係止部材を設けているので、その一方に設けた弾性部材の弾性変形によって、第１出力軸と第２出力軸との間に弾性角変位が生じることになる。この場合、係止部材における回転方向の一方の側にのみ弾性部材を配置した場合には、第１出力軸を一方の側に回転すべく回転力を作用させた場合にのみ、第１出力軸と第２出力軸との間に弾性角変位を生じさせることができる。また、係止部材における回転方向の一方および他方の双方の側に弾性部材を配置した場合には、第１出力軸を一方および他方のいずれの側に回転すべく回転力を作用させた場合も、第１出力軸と第２出力軸の間に弾性角変位を生じさせることができる。
【００１２】
請求項３に記載のクッション機構付きモータにおいては、弾性部材をＵ字状に湾曲する板ばねによって形成しているので、その板ばねの厚さや、作用線に対してＵ字状に湾曲する深さ等を変更することよって、その板ばねのばね定数を容易に変更することができる。
【００１３】
請求項４に記載のバルブにおいては、第２出力軸から供給される回転力に基づく駆動力によって弁体を弁口に押圧するように構成されているので、弁体を弁口に押圧させることにより、第１出力軸と第２出力軸の間に弾性角変位が生じることになる。このため、弁体を弁口に押圧させた後に、モータへの電力の供給を絶って、例えばブレーキ機構によって第１伝達手段より第１出力軸側を固定的に保持した場合には、弁体が弾性角変位に基づく弾性力によって弁口に押圧された状態になる。したがって、弁体を弁口に弾性力をもって密着させることができるので、弁口からの流体の漏れを確実に防止することができる。
なお、第２出力軸から供給される回転力に基づく駆動力としては、上記回転力を直接的に弁体に作用させるものであってもよいし、ギヤ等を介して回転力の増減を図った後に弁体に作用させるものであってもよく、さらにウオームギヤ、ネジ、ボールネジ等を介して直線方向の力に変換した後に弁体に作用させるものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態としてのクッション機構付きモータを備えたバルブを図１および図２を参照しながら説明する。
図１および図２において、１はクッション機構付きモータであり、このクッション機構付きモータ１は、図示しないロータシャフトに発生した回転力を、クラッチ（図示せず）、減速歯車機構（図示せず）、第１出力軸２、ムービングプレート（第１伝達手段）３およびピニオンプレート（第２伝達手段）４を順次介して第２出力軸（ピニオンギヤ）５に伝達し、当該第２出力軸５から出力するように構成されている。
【００１５】
第１出力軸２に対して上記ロータシャフト側の位置には、第１出力軸２を所定の回転角位置に固定するための、図示しないブレーキ機構が設けられている。このブレーキ機構は、上記クラッチのさらにロータシャフト側に設置されており、第１出力軸２が後述する反時計方向ｃｃｗに回転するときのみその方向への回転を許容し、逆方向への回転を阻止する構造のもので構成されている。したがって、ブレーキ機構は、例えばモータ１への電力の供給が絶たれた場合に、第１出力軸２を後述する時計方向ｃｗに回転駆動すべく外力が作用しても、当該第１出力軸２を停止状態に維持するようになっている。
【００１６】
第１出力軸２は、断面円形の棒状に形成されたものであり、その先端部には段部２１を介して同軸状に縮径された縮径部２２が一体的に形成されており、縮径部２２には軸線に沿って平面状に形成された切欠２２ａが設けられている。
【００１７】
ムービングプレート３は、円板部３１、扇形部３２および係止部（係止部材）３３を、黄銅、鋼、ステンレス鋼等の金属板によって一体的に形成したもので構成されている。円板部３１には、その軸心位置に、切欠２２ａを有する縮径部２２の断面形状に合致する形状の貫通孔３１ａが形成されている。この円板部３１は、貫通孔３１ａを縮径部２２に嵌合することによって第１出力軸２とともに回転するようになっている。
【００１８】
扇形部３２は、円板部３１の外周縁から放射方向に扇形状に突出するように形成されている。この扇形部３２は、円板部３１と同一平面をなすように形成されているとともに、一方の端縁３２ａおよび他方の端縁３２ｂが貫通孔３１ａの中心から放射状に延在すべく形成されている。
【００１９】
係止部３３は、扇形部３２の一方の端縁３２ａから当該扇形部３２の板面に垂直に立設された四角形状の板によって形成されている。この係止部３３は、扇形部３２の一方の端縁３２ａから四角形状に突出させた部分をプレスで曲げ加工することによって形成されている。また、係止部３３の板面は、貫通孔３１ａの中心から放射状に延在している。
【００２０】
このように形成されたムービングプレート３は、貫通孔３１ａを縮径部２２に嵌合させ、円板部３１の一方の面を段部２１に当接させ、係止部３３を段部２１とは反対の側に突出させた状態で、第１出力軸２に取り付けられるようになっている。
【００２１】
第２出力軸５は、軸心部に第１出力軸２の縮径部２２と回転自在に嵌合する摺動孔５ａを有し、外周部にギヤ部５ｂを有し、このギヤ部５ｂの軸方向の一端部外周に環状に突出するリブ５ｃを有するように形成されている。
この第２出力軸５は、摺動孔５ａが縮径部２２に回転自在に嵌合し、リブ５ｃ側の一方の端面が上記ムービングプレート３の円板部３１に摺動自在に当接するようにして、ムービングプレート３とともに第１出力軸２に取り付けられるようになっている。
【００２２】
ピニオンプレート４は、円板部４１、扇形部４２および板ばね（弾性部材）４３を、黄銅、鋼、ステンレス鋼等の金属板によって一体的に形成したもので構成されている。円板部４１には、その軸心位置に、第２出力軸５のギヤ部５ｂに噛み合う内歯ギヤを有する貫通孔４１ａが形成されている。
【００２３】
扇形部４２は、円板部４１の外周縁から放射方向に扇形状に突出するように形成されている。この扇形部４２は、円板部４１と同一平面をなすように形成されているとともに、一方の端縁４２ａおよび他方の端縁４２ｂが貫通孔４１ａの中心から放射状に延在している。
【００２４】
そして、このピニオンプレート４は、その貫通孔４１ａが上述のように第１出力軸２に取り付けられた第２出力軸５に噛合し、円板部４１の一方の面が第２出力軸５のリブ５ｃに当接するようにして、ムービングプレート３および第２出力軸５とともに第１出力軸２に取り付けられるようになっている。
【００２５】
板ばね４３は、扇形部４２の一方の端縁４２ａから円板部４１の外周縁に沿って円弧を描くように突出する帯状のもので形成されている。この板ばね４３は、円板部４１が第２出力軸５のリブ５ｃに載置された状態において、その先端部がムービングプレート３の係止部３３の一方の面に当接するように形成されているとともに、その先端部から基端側に係る部分が係止部３３から上記先端部に作用する力の作用線に対してＵ字状に湾曲するように形成されている。
【００２６】
この場合、上記作用線は、係止部３３がムービングプレート３の円板部３１に対して垂直に形成されていること、およびピニオンプレート４の円板部４１がムービングプレート３の円板部３１と平行に設置されるようになっていることから、ピニオンプレート４の円板部４１の板面に沿って延在することになる。このため、板ばね４３は、先端部と基端部との間がピニオンプレート４の円板部４１を基準としてムービングプレート３側に凸となるようにＵ字状に形成されている。
【００２７】
一方、図１および図２において、６は上記モータ１を備えたバルブであり、このバルブ６は、バルブ本体７と、弁体８と、駆動力伝達機構９とを備えた構成になっている。
【００２８】
バルブ本体７は、例えば主流路７１と、この主流路７１に開口する分岐流路７２、７３を備えている。分岐流路７２、７３は、主流路７１を挟んで同軸状の位置に配置されており、主流路７１に開口する縁部がそれぞれ弁口７２ａ、７３ａとなっている。
【００２９】
弁体８は、球状に形成されたものであり、後述する弁棒９１によって駆動され、弁口７２ａ、７３ａのいずれか一方に当接して、当該弁口７２ａ、７３ａの一方を閉状態に保持するようになっている。すなわち、バルブ６は、主流路７１を分岐流路７２、７３の何れか一方に連通可能な三方弁としての機能を有している。
【００３０】
駆動力伝達機構９は、主流路７１の軸方向に沿って延在し、軸回りに回転自在に設置された弁棒９１と、この弁棒９１を回転駆動するセクタギヤ９２と、弁棒９１の一端部に設けられた弁体８の支持部材９３と、弁体８を弁口７３ａに押圧させるべくセクタギヤ９２を回転駆動するコイルスプリング（付勢手段）９４とを備えている。
【００３１】
弁棒９１には、他端部の外周に、軸線に沿って平面状に形成された切欠９１ａが設けられている。
【００３２】
セクタギヤ９２は、扇形状に形成された金属板の円周部に、上記第２出力軸５のギヤ部５ｂと噛み合うギヤ部９２ａを有し、このギヤ部９２ａの回転中心位置に、弁棒９１における切欠９１ａを有する部分の断面形状と合致する形状の貫通孔９２ｂを有している。このセクタギヤ９２は、貫通孔９２ｂを弁棒９１の他端部に嵌合することによって弁棒９１とともに回転するようになっている。
【００３３】
また、上記弁体８は、第１出力軸２を反時計方向（一方の側）ｃｃｗに回転した際に、ムービングプレート３、ピニオンプレート４、第２出力軸５、セクタギヤ９２、弁棒９１および支持部材９３を順次介して旋回駆動され、一方の弁口７２ａに当接する第１のポジションに移動するようになっている。この場合、第１出力軸２は、弁体８が一方の弁口７２ａに当接した後、所定の角度回転してから、図示しないカムによってスイッチが切れることによりモータ１への電力の供給が絶たれ、これによって反時計方向ｃｃｗへの回転が停止するようになっている。この際、第１出力軸２は、上述したブレーキ機構によって、時計方向（他方の側）ｃｗへの回転が阻止されることになり、弁体８は、弁口７２ａを閉塞した状態を維持することになる。また、上記スイッチが切れるまでの間に第１出力軸２からの回転力が増大し、この回転力に応じて板ばね４３が弾性変形することから、この弾性変形量に基づく弾性力によって弁体８が弁口７２ａに押圧された状態になる。
【００３４】
さらに、弁体８は、コイルスプリング９４によって、弁口７３ａに当接する第２のポジションに移動するようにもなっている。すなわち、上記第１のポジションにおいて、上記クラッチが例えば電気信号に基づいて切られることにより、第１出力軸２が回転自由になることから、セクタギヤ９２がコイルスプリング９４の付勢力によって回転し、弁体８が他方の弁口７３ａ側に移動するとともに、当該弁口７３ａに所定の弾性力をもって押圧された状態になるようになっている。
【００３５】
上記のように構成されたクッション機構付きモータ１を備えたバルブ６においては、第１出力軸２が反時計方向ｃｃｗに回転することにより、第２出力軸５、セクタギヤ９２等を介して弁体８が弁口７２ａ側に移動する。そして、弁体８が弁口７２ａに当接した時点から第１出力軸２の回転力が急激に増大するとともに板ばね４３の弾性変形量が増大する。このため、第１出力軸２と第２出力軸５との間には、第１出力軸２の回転力に応じた量の弾性角変位が生じる。すなわち、モータ１の出力軸の回りには十分大きな弾性角変位が生じることになる。そして、モータ１への電力の供給が絶たれることで、第１出力軸２の反時計方向ｃｃｗへの回転が停止するとともに、ブレーキ機構によって第１出力軸２の時計方向ｃｗへの回転も不可能になる。これにより、第１出力軸２と第２出力軸５との間に十分大きな弾性角変位が保持される。
【００３６】
このため、弁体８は、モータ１への電力が絶たれた後も、当該モータ１の出力軸の軸回りに生じた弾性角変位に基づく弾性力によって、弁口７２ａに押圧された状態になる。すなわち、弁体８が弾性力をもって弁口７２ａに当接した状態になる。したがって、弁口７２ａ側から弁体８に向けて空気、水、作動油等の流体の圧力が作用するような場合でも当該流体が弁口７２ａから漏れるのを確実に防止することができる。
【００３７】
また、弾性角変位を生じさせる板ばね４３をＵ字状に湾曲したもので構成しているので、その板ばね４３の厚さや、Ｕ字状に湾曲する深さ等を変更することよって、当該板ばね４３のばね定数を容易に変更することができる。したがって、第１出力軸２と第２出力軸５との間に発生する弾性角変位量やこの弾性角変位量に基づいてセクタギヤ９２側に出力される駆動力を容易に調整することができる。
【００３８】
一方、弁体８を他方の弁口７３ａ側に移動すべくコイルスプリング９４が設けられていることから、クラッチを切った場合には、弁体８を他方の弁口７３ａ側に移動して、当該弁口７３ａに押圧させることができる。したがって、他方の弁口７３ａにも弁体８を所定の弾性力で密着させることができるので、当該弁口７３ａからの流体の漏れを確実に防止することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態においては、板ばね４３をピニオンプレート４に設け、係止部３３をムービングプレート３に設けた例を示したが、板ばね４３をムービングプレート３に設け、係止部３３をピニオンプレート４に設けるように構成してもよい。
【００４０】
また、係止部３３の一方の面の側に板ばね４３を設けることによって、第１出力軸２が反時計方向ｃｃｗに回転した場合にのみ、第１出力軸２と第２出力軸５との間の軸回りに弾性角変位を生じさせるように構成したが、係止部３３の他方の面の側に板ばね４３を設けることによって、第１出力軸２が時計方向ｃｗに回転した場合にのみ、第１出力軸２と第２出力軸５との間の軸回りに弾性角変位が生じるように構成してもよい。ただし、この場合には、コイルスプリング９４によるセクタギヤ９２を回転する方向を上記とは逆にする必要がある。
【００４１】
さらに、係止部３３の一方の面および他方の面の双方の側に板ばね４３を設けることによって、第１出力軸２が時計方向ｃｗに回転した場合にも反時計方向ｃｃｗに回転した場合にも、第１出力軸２と第２出力軸５との間の軸回りに弾性角変位が生じるように構成してもよい。この場合には、上述したブレーキ機構として、第１出力軸２の回転を時計方向ｃｗにも反時計方向ｃｃｗにも停止させる機能を有するものに変更する必要があるが、上述したコイルスプリング９４を設置する必要がなくなる利点がある。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に記載のクッション機構付きモータによれば、第１伝達手段および第２伝達手段の少なくとも一方に、回転力によって弾性変形する弾性部材を設けているので、回転力の増大に応じて出力軸の回りに十分大きな弾性角変位を生じさせることができる。
【００４３】
請求項２に記載のクッション機構付きモータによれば、第１伝達手段および第２伝達手段の一方に弾性部材を設け、他方に係止部材を設けているので、その一方に設けた弾性部材の弾性変形によって、出力軸の軸回りに十分大きな弾性角変位を生じさせることができる。
【００４４】
請求項３に記載のクッション機構付きモータによれば、弾性部材をＵ字状に湾曲する板ばねによって形成しているので、その板ばねの厚さや、作用線に対してＵ字状に湾曲する深さ等を変更することよって、その板ばねのばね定数を容易に変更することができる。
【００４５】
請求項４に記載のバルブによれば、第２出力軸から供給される回転力に基づく駆動力によって弁体を弁口に押圧するように構成されているので、弁体を弁口に押圧した状態において、第２出力軸の回りには第１出力軸に対して十分大きな弾性角変位が生じることになる。このため、モータへの電力の供給を停止するとともに、例えばブレーキ機構によって第１伝達手段より第１出力軸側を固定的に保持した場合には、弁体が十分大きな弾性角変位に基づく弾性力によって弁口に押圧された状態になる。すなわち、弁体が弁口に弾性力をもって密着した状態になる。したがって、弁口からの流体の漏れを確実に防止することができる。
【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クッション機構付きモータおよび当該モータを備えたバルブの要部分解斜視図である。
【図２】同クッション機構付きモータおよび当該モータを備えたバルブの要部破断説明図である。
【符号の説明】
１ クッション機構付きモータ
２ 第１出力軸
３ ムービングプレート（第１伝達手段）
４ ピニオンプレート（第２伝達手段）
５ 第２出力軸（ピニオンギヤ）
６ バルブ
８ 弁体
３３ 係止部（係止部材）
４３ 板ばね（弾性部材）
７２ａ、７３ａ 弁口

Claims (4)

1. 第１出力軸から第１伝達手段および第２伝達手段を順次介して伝達された回転力を第２出力軸から出力するように構成され、
   上記第１伝達手段および上記第２伝達手段の少なくとも一方には、上記回転力によって弾性変形し、上記第１出力軸と第２出力軸との間の軸回りに弾性角変位を生じさせる弾性部材が設けられていることを特徴とするクッション機構付きモータ。
2. 上記第１伝達手段および第２伝達手段の一方には回転中心に対して偏心した位置に上記弾性部材が設けられ、他方には上記弾性部材に係止して当該弾性部材に弾性変形を生じさせるとともに上記回転力の伝達を行う係止部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクッション機構付きモータ。
3. 上記弾性部材は、上記係止部材に当接する先端部から基端側に係る部分が上記係止部材から上記先端部に作用する力の作用線に対してＵ字状に湾曲した板ばねによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のクッション機構付きモータ。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のクッション機構付きモータを備えたバルブであって、
   上記第２出力軸から供給される回転力に基づく駆動力によって移動し、当該駆動力によって弁口に押圧されて、当該弁口を閉塞する弁体を備えていることを特徴とするバルブ。

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