JP2007321978A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ内の小さな空間に減速装置をコンパクトに収容するのに好適であり、高分解能な弁開度を持ち、且つ小型で安価な電動弁を提供する。
【解決手段】減速比Ｋ、及び出力内歯ギア１６０の歯底円径Ｄが、モジュールｍ、及び下記の範囲を有するａ，βによって定められている。遊星歯車式減速機構を構成するときに、要素となる各ギアの寸法範囲のバランスが良好であり、設計者に課せられる電動弁の外径を定めるモータのロータの範囲内に、高い減速比を持つ遊星歯車式減速機構を納めることができ、電動弁の小型化が達成される。
Ｄ＝α・ｍ α＝２４〜７７
Ｋ＝ｍ／β β＝ ８〜２０
【選択図】図１２

Description

本発明は、空気調和機の冷媒の流量を制御する電動弁、特に、電動モータの回転を、遊星歯車式減速機構を介して弁の開閉動作に変換する電動弁に関する。

電動モータを介して弁の開閉を行ういわゆる電動弁としては、大きく分けて次の二つのタイプが知られている。第１のタイプは、ロータの回転を直接ねじ機構に伝達して弁の開閉を行うようにしたもので、例えば特許文献１に開示されている。第２のタイプは、ロータの回転を減速装置で減速してねじ機構に伝達するようにしたもので、例えば特許文献２や特許文献３等に開示されている。
特開２０００−３５６２７８号公報 特開２００２−８４７３２号公報 特開２００３−２３２４６５号公報

前記第１のタイプの電動弁は、比較的コンパクトに構成できるものの、用途が低負荷の場合に限られ、また１駆動パルス当たりの弁開度の分解能を高くすることは困難である不都合を有している。
前記第２のタイプの電動弁は、負荷が大きい場合にも使用でき、１駆動パルス当たりの弁開度の分解能を高くすることはできるが、減速装置のためのギアボックスがモータ部分と別個に構成されるために電動弁全体が大型化してしまう問題を有している。

本発明の目的は、ロータ内の小さな空間に減速装置をコンパクトに収容するのに好適であり、高分解能な弁開度を持ち、且つ小型で安価な電動弁を提供することである。

本発明による電動弁は、電動モータの回転を、遊星歯車式減速機構を介して弁の開閉動作に変換する電動弁であって、前記遊星歯車式減速機構に用いられるギアのモジュールをｍ、減速比を１／Ｋ、前記遊星歯車式減速機構から出力回転を取り出す出力内歯ギアの歯底円径をＤとしたとき、ＤとＫとが以下の関係を満足することを特徴としている。
Ｄ＝α・ｍ α＝２４〜７７
Ｋ＝ｍ／β β＝ ８〜２０

この電動弁によれば、減速比の逆数Ｋ、及び出力内歯ギアの歯底円径Ｄが上記の範囲に定められているので、遊星歯車式減速機構を構成するときに、要素となる各ギアの寸法範囲のバランスが良好であり、設計者に課せられる電動弁の外径を定める要素となるモータのロータ内に、高い減速比を持つ遊星歯車式減速機構を納めることができ、電動弁の小型化が達成される。

上記電動弁において、前記遊星歯車式減速機構は、固定のリングギアと、当該リングギアと同心に配置され且つ前記電動モータの出力回転が入力される太陽ギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合う遊星ギアとを備えており、前記出力内歯ギアと前記リングギアとの一方が他方に対して転位されており且つ前記遊星ギアは前記出力内歯ギアとも噛み合う構成とすることができる。このような構成によれば、電動モータの出力回転が入力される太陽ギアが自転回転をすると、太陽ギアとリングギアとに噛み合う遊星ギアが自転しながら太陽ギアの回りを公転回転する。遊星ギアは、リングギアとの関係で転位した関係にある出力内歯ギアと噛み合っているので、遊星ギアのこの回転により、出力内歯ギアは、転位の程度に応じてリングギアに対して相対的に非常に高い減速比で自転をする。

上記の電動弁において、前記ギアのモジュールｍは０．２〜０．４であり、前記遊星歯車式減速機構のリングギアの歯底円径は直径１５ｍｍ以下であり、前記遊星歯車式減速機構による減速比が３０〜１００であるとすることができる。モジュールｍ及びリングギアの径についてこれらの数値範囲を選択することにより、製造が困難になることなく、軸方向の長さ及び径共に十分に小型でありながら、大きな減速比を持つ電動弁を得ることができる。

前記電動弁は、内部に弁室が形成されている弁本体と、前記弁室の壁面の一部に形成された弁座と、前記弁座に形成されている開口を開閉可能に配置された弁体と、前記弁体を前記開口に接離させる弁棒と、前記弁本体に取り付けられ、前記弁本体との間に空間を区画形成する円筒状のキャンと、該キャンの外周部に装着される前記電動モータの励磁装置と、前記キャンの内部に回転自在に支持され前記励磁装置によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体と、前記遊星歯車式減速機構からの出力回転を前記弁棒に伝達して前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換するねじ機構部とを備え、前記ロータ組立体と前記遊星歯車式減速機構とが前記弁本体と前記キャンとによって区画形成される空間内に配置されている構成とすることができる。

前記ねじ機構部に用いられるねじは、ねじピッチが０．５〜１．５ｍｍであり、ねじサイズがＭ３〜Ｍ７の範囲であるとすることができる。モータの回転が遊星歯車減速機構によって大きく減速されてそれに応じて大きなトルクとなった回転出力が当該ねじに作用するので、ねじ機構のねじについて上記の数値範囲にあるような小型のねじを採用しながらも、弁体を確実に作動させることができる。

この発明による電動弁では、上記のように構成されていることにより、電動モータの回転が遊星歯車減速機構の減速作用によって大きな減速比で伝達され、減速された出力において大きなトルクを得ることができる。したがって、遊星歯車減速機構の出力回転を弁の開閉動作に変換するねじ機構において小型のねじを用いたとしても、強力な弁駆動力を発揮することができる。また、大きく減速された回転がねじ機構に与えられるので、弁体の弁座に対する移動距離、即ち、弁座に形成された開口の開度を高い精度で制御可能となり、弁開度の高い分解能が得られ、電動弁を通過する流量を高精度で制御することができる。更に、遊星歯車減速機構の各ギア要素について、一部の要素に設計・製造の厳しい制約が課せられることなく、各要素の仕様がバランス良く設定される。したがって、遊星歯車減速機構のサイズを小型化することもでき、遊星歯車減速機構をロータ内の限られたスペース内に合理的に配置することができる。また、本発明による電動弁は、簡素な構造で量産性に優れ、安価に製造することができる。

図１は、本発明の遊星歯車減速機構を備えた電動弁（以下、単に「電動弁」と略す）の全体構造を示す断面図である。全体を符号１で示す電動弁は、基本的構造として、励磁機能で作用しステータとロータとから成るモータを備える駆動部と、当該駆動部による回転駆動力が入力されて歯車減速を行い減速した回転を出力するギア減速機部と、当該ギア減速機部からの減速回転をねじ作用によってねじ軸方向の変位に変換して出力するねじ機構部と、当該ねじ機構部のねじ軸方向の変位出力によって弁体が弁座に対して接離動作することにより弁開度を変更する弁本体部とを備えている。

電動弁１の駆動部は、弁本体１０に固着された気密容器である有頂円筒状のキャン３０と、キャン３０の外周部に配設されており且つモータのステータを構成するコイル３が樹脂と一体にモールドされたモータ励磁装置２と、キャン３０内に回転自在に支持されており且つモータ励磁装置２によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体５０とを有している。モータ励磁装置２は、電動モータの一例としてのステッピングモータ用の励磁装置である。

モータ励磁装置２は、板ばねにより形成された取付具５によりキャン３０に対して着脱自在に嵌装される。モータ励磁装置２は、樹脂モールドと、その内部に装備されるボビンに巻き付けたコイル３と、コイル３への通電によって励磁されるステータとを有し、コイル３は電気回路４及びリードを介して外部の電源に接続されて給電を受ける。キャン３０は、受け部材２０を介して弁本体１０に固着される。弁本体１０は、下部に形成された弁室１２とその底部から下方に向けて延びるオリフィス１４を有し、弁室１２の側面に連通する冷媒の配管１８ａ、及びオリフィス１４の下端に連通する冷媒の配管１８ｂが固着されている。弁本体１０には、その弁室１２の上部に連通して冷媒が導入される室１６が形成されている。キャン３０の内部に装備されるロータ組立体５０は、キャン３０の外側に嵌装されたモータ励磁装置２のコイル３に駆動信号を供給することにより回転する。

電動弁１のギア減速機部は、ロータ組立体５０の回転を減速する遊星歯車式減速機構（以下、「減速機構」と略す）１００を備えている。減速機構１００によって減速されたロータ組立体５０の回転は、出力内歯ギア（図１０参照、以下、「出力ギア」と略す）１６０を介して出力軸２００に伝達される。

電動弁１のねじ機構部は、減速機構１００を介して出力軸２００に伝達されたロータ組立体５０の回転を、弁体２６０を弁座１７に対し接離させる直線運動に変換する。このねじ機構においては、筒状の軸受２３０の内面に形成されたねじに螺合しているねじ軸２１０が駆動される。軸受２３０は、受け部材２０に固定されたホルダ２２０に支持されている。なお、軸受２３０はホルダ２２０と一体に形成されることもあり、このとき、出力ギア１６０（出力軸２００）はホルダ２２０に直接的に支持される。

電動弁１の弁本体部においては、ねじ軸２１０の移動量は、ボール２４０、ボール受け部材２４２を介して弁棒２５０へ伝達され、弁棒２５０の先端に取り付けた弁体２６０が上下方向に直線移動する。これによって、弁体２６０とオリフィス１４の間の流路面積は制御され冷媒の流量が調節される。弁棒２５０と弁本体１０とに渡ってベローズ２７０が装着されており、弁室１２に連通する室１６内に導入される冷媒がキャン３０内に浸入するのを防止する。

図２以下を用いて、本発明の電動弁１の構成部材の詳細を説明する。図２は、弁本体１０と受け部材２０及び弁棒２５０等の詳細を示す断面図である。弁本体１０は、内部に弁室１２が形成されており、弁室１２を形成する壁面の一部として弁座１７が形成されている。弁本体１０には、上記のとおり、弁室１２に通じるオリフィス１４が形成されている。また、弁本体１０には、弁室１２に通じる配管１８ａと、オリフィス１４に通じる配管１８ｂが液密に取り付けられている。弁本体１０の上端部の外周部には、溶接等の手段により受け部材２０が固着され、これによって外気を遮断し、ガスや水分等の浸入を防止している。受け部材２０は、円筒部２２と円筒部２２の下端から水平方向に張り出したフランジ部２４とを有している。フランジ部２４は、その上面でキャン３０の開口端部を受ける。円筒部２２の上端は、４つの凸部２６と凹部２８とが周方向に交互に形成されており（図１１参照）、これらの凸部２６と凹部２８とにねじ機構部のホルダ２２０（図１参照）が係合される。

受け部材２０の凸部２６でホルダ２２０を支持し、受け部材２０とホルダ２２０との間に凹部２８による隙間Ｇ（図１参照）を有するので空気の流通は可能となる。そこで、後述するベローズ２７０が伸縮しても、受け部材２０の内外の均圧化が図れ、動作への影響を生じない。弁室１２内には、弁座１７に対して接離して弁座１７に形成されている開口を開閉する弁体２６０が配置されている。弁体２６０を移動させるため、ねじ機構のねじ軸２１０に連係される弁棒２５０が弁体２６０に連結されている。弁棒２５０の外側に取り付けられるベローズ２７０の上端はリング部材２７２を介して弁本体１０にカシメ加工部Ｋ_１により固着されている。リング部材２７２の弁本体１０への固定については、はんだ付けであってもよい。

ベローズ２７０の下端２７４は弁棒２５０に固着されている。ベローズ２７０は、弁本体１０の室１６に導入される冷媒がキャン３０側へ浸入するのを防止する。弁棒２５０の上端部には、ボール２４０（図１参照）の受け部材２４２が挿入固定されている。図１に示すように、ボール２４０の上部には、ねじ軸２１０が当接し、ねじ機構により軸方向の推力を弁棒２５０側へ伝達する。

図３は、受け部材２０に固着されるキャン３０の断面図である。キャン３０は、非磁性の金属材で作られる有頂円筒形状の圧力容器であって、下端部には弁本体１０に設けられる受け部材２０のフランジ部２４に重ね合わされるフランジ部３２を有し、頂部には軸受け４０（図１参照）を収容する円筒状の突部３４が形成されている。

図４は、軸受４０及びシャフト４２とロータ組立体５０の詳細を示す断面図である。軸受４０は、中心に孔４１を有する断面ハット形のもので、キャン３０の頂部の突部３４内に圧入・固定される。この軸受４０の孔４１内にシャフト４２が挿入される。ステッピングモータの永久磁石型ロータであるロータ組立体５０は、キャン３０の内部においてシャフト４２によって回転自在に配設される。ロータ組立体５０は、磁性材料を含有するプラスチック材料によって有頂筒状に形成され、中央に配設される太陽ギア部材５４と一体に成型される。太陽ギア部材５４には、中心に垂直下方に延びると共にシャフト４２のための貫通孔５８を有するボス５５が設けられている。ボス５５の外側には減速機構１００の一構成要素である太陽ギア５６が形成されている。

図５は、ねじ機構部、即ち、ホルダ２２０、軸受２３０、ねじ軸２１０とボール２４０の詳細を示す断面図である。ホルダ２２０は、筒状のもので軸受２３０の外径部２３１が挿入される内径部２２１と段付部２２２を有し、この段付部２２２には軸受２３０の外径の段付部２３２が当接される。両者は嵌合された後に、プレス加工等により一体化される。ホルダ２２０の上側の外径部２２３には、後述するギアケース１１０が嵌装され、その下端部は段付部２２４で支持される。ホルダ２２０の下側の外径部２２５は弁本体１０に固定された受け部材２０の上端部に挿入され、段付部２２６でホルダ２２０が位置決めされる。受け部材２０の凸部２６は、溶接等でホルダ２２０を保持・固定する。軸受２３０は筒状に形成され、その内周に設けられた雌ねじ部２３４を有し、ねじ軸２１０の外周の雄ねじ部２１４に螺合される。ねじ軸２１０は上部に後述する減速機構１００の出力軸の平ドライバ部２０６が差し込まれるスリット２１２を有し、下部の凹部２１６にボール２４０が固着されている。ねじ軸２１０の回転は、軸方向の移動に変換され、ボール２４０を介して弁棒２５０側へ伝達される。

図６は、減速機構１００を構成するギアケース１１０の詳細を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。ギアケース１１０は、円筒状の部材であり、下部がホルダ２２０（図１参照）の上部に嵌合されている。ギアケース１１０の上端に形成されている４本の舌片１１２は、先端１１２ａが根元１１２ｂに比べて幅が広い逆テーパ状に形成されており、その両側縁部にアンダーカット部が形成されている。この舌片１１２ａを図１１に示す固定ギア１２０の凹部１２４に差し込んで加熱することで、固定ギア１２０の素材のプラスチックが溶融し、固定ギア１２０が確実にギアケース１１０に固着される。

図７は、固定ギア１２０の詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ´断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ方向側面図である。固定ギア１２０は、例えばプラスチックを成型加工して作られたリング状のもので、外周部にはフランジ１２３が形成されるとともに、ギアケース１１０の上部に固定されるための凹部１２４及び凸部１２２が周方向に交互に形成されている。固定ギア１２０の内周側には、減速機構１００を構成する要素の一つであるリングギア１２６が形成されている。

図８は、固定ギア１２０の浮き上り及びロータ回転時の振動による騒音を抑制する皿ばね１３０の詳細を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図１にも示したように、ギアケース１１０の上部に嵌装された固定ギア１２０については、ロータ組立体５０との間に配設される皿ばね１３０によって、浮き上りが防止される。また、ロータ回転時に発生する振動を皿ばね１３０のばね性により低減し、振動による騒音を抑制することができる。皿ばね１３０は、ロータ組立体５０の太陽ギア５６が設けられたボス５５が貫通する孔１３２を有するリング状のもので、その外周から３方へ延びるばね部１３４を有する。

図９は、減速機構１００を構成するキャリア１４０と遊星ギア１５０の詳細を示す図であって、（ａ）はキャリア１４０の平面図、（ｂ）は遊星ギア１５０の断面図、（ｃ）はキャリア１４０の断面図、（ｄ）はプレート１４７を被せたキャリア１４０の平面図である。キャリア１４０は、例えばプラスチックを成型加工して形成され、中心部にシャフト４２が貫通する孔１４２を有する円盤を備え、その上面の周縁部には上方に向けて延びる３本のマスト１４４と３個の隔壁１４６が周方向に交互に設けられている。遊星ギア１５０は筒状に形成され、中心部にはキャリア１４０のマスト１４４に回転自在に嵌合される孔１５２を有し、外周部にはギア部１５４を有する。各マスト１４４に遊星ギア１５０を嵌合したキャリア１４０の上面には、一枚のワッシャ状のプレート１４７が被せられ、マスト１４４と隔壁１４６の頂部の凸部がプレート１４７の孔１４８に圧入され、固定される。

図１０は、減速機構１００を構成する出力ギア１６０及びこれと一体の出力軸２００の詳細を示す断面図である。出力ギア１６０は有底円筒状で、底壁の中心には出力軸２００の円柱部２０２が圧入される孔１６２が形成されている。出力ギア１６０の内周には、内歯ギア１６４が形成されていて、リングギアと成っている。出力軸２００は、シャフト４２を受け入れる有底の穴２０４と、穴２０４が形成される側と反対側にマイナスドライバー形状の平ドライバ部２０６が形成されている。平ドライバ部２０６は、図１に示すように、ねじ軸２１０のスリット２１２に挿入されて係合状態となる。

減速機構１００においては、ロータ組立体５０の太陽ギア５６が入力ギアとなり、キャリア１４０に支持された遊星ギア１５０が太陽ギア５６、固定ギア１２０の内周のリングギア１２６及び出力ギア１６０の内周の内歯ギア１６４に同時に噛み合う。キャリア１４０全体は、出力ギア１６０上で自由に回転できるように支持されている。リングギア１２６と内歯ギア１６４とは互いに転位した関係にあり、互いに歯数が僅かに相違する。遊星ギア１５０が固定ギア１２０のリングギア１２６と噛み合いながら自転しつつ公転するとき、歯数の相違に基づいて固定ギア１２０に対して出力ギア１６０が回転する。したがって、減速機構１００では、太陽ギア５６の入力が減速されて出力ギア１６０に出力され、例えば５０対１程度の大きな減速比で減速を行う。ロータ組立体５０の回転数は、例えば５０分の１に減速されてねじ軸２１０に伝達される。ねじ軸２１０は、微少回転数での回転が可能となり、分解能の高い弁開度制御が達成される。

図１１は、電動弁１の主要部の分解斜視図である。弁本体１０には２本の配管１８ａ，１８ｂが液密に取り付けられている。弁本体１０の上部には受け部材２０が溶着され、受け部材２０の４本の凸部２６をホルダ２２０の下部に溶接してホルダ２２０が支持される。ホルダ２２０の上部にはギアケース１１０が嵌装される。ギアケース１１０の上部には４本の舌片１１２と凹部１１４が形成されている。舌片１１２の先端部１１２ａは根元部１１２ｂより幅寸法が大きくなるように形成されている。樹脂等でつくられる固定ギア１２０は、内周面にリングギア１２６が形成され、外周部には４つの凹部１２４が形成されている。固定ギア１２０は、この凹部１２４をギアケース１１０の舌片１１２に差し込み、この部分を加熱してプラスチック製の固定ギアを溶融させることにより堅固に固定される。この電動弁はギアケースを確実に固定し、また、ベローズの伸縮に対応するキャン内の均圧も確保する構造を備えている。

図１に示すロータ組立体５０は、一体に形成された太陽ギア５６を有する。太陽ギア５６は遊星ギア１５０に噛み合い、遊星ギア１５０はキャリア１４０（図９参照）によって支持されている。本装置にあっては、キャリア１４０は１対の円盤と、２枚の円盤を連結する軸により構成され、３個の遊星ギア１５０はその軸によってキャリア１４０に対して回転自在に取付けられている。

本発明による電動弁の実施例として、以下のものが挙げられる。本電動弁においては、減速機構１００に用いられるギアの歯の大きさを定めるギアモジュールｍとして０．２〜０．４とすることが好ましい。ギアモジュールｍをこの範囲よりも小さくし過ぎると、ギアの歯の大きさが小さ過ぎて製造が困難になり、また伝達トルクの大きさに耐えるには、軸方向の長さを長くする必要が生じ、減速機構１００の長さが長くなる。また、逆にギアモジュールｍを上記範囲よりも大きくすると、製造し易くなるが、ギア径が大きくなり、減速機構１００の径、即ち、電動弁のサイズも大きくなる。減速機構１００の構成として、リングギア１２６と出力ギア１６０との歯数を僅かに異ならせた、所謂、不思議歯車機構を採用することにより、ギア外形、例えばリングギア１２６の歯底円径として直径１５ｍｍ以下というような極めて小型でありながら、ギア減速比が３０〜１００であるような大きな減速比を得ることができる。ねじ機構のねじ軸２１０としては、ねじピッチが０．５〜１．５ｍｍであるＭ３〜Ｍ７の小型の三角ねじ（又は、台形ねじ、角ねじでも可能）とすることができる。

減速装置１００にあって、出力ギア１６０の歯数がリングギア１２６の歯数より多い場合は、モータ励磁装置２の作動によって太陽ギア５６がロータ組立体５０と共に時計廻り（ＣＷ）に一体的に回転すると、太陽ギア５６とリングギア１２６とに噛み合っている遊星ギア１５０は、反時計廻り（ＣＣＷ）に回転（自転）しながら太陽ギア５６の回りを公転する。その結果、キャリア１４０は減速されて時計廻り（ＣＷ）に回転する。遊星ギア１５０と噛み合っている出力ギア１６０は、リングギア１２６との歯数の差に基づいて時計廻り（ＣＷ）に更に減速されて回転する。減速機構１００にあっては、太陽ギア５６、遊星ギア１５０、リングギア１２６、出力ギア１６０（内歯ギア１６４）の歯数をそれぞれＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４としたとき、出力ギア１６０の出力ギア比、即ち、減速比は次式で表される。
減速比＝［Ｚ４・（Ｚ１＋Ｚ３）］／［Ｚ１（Ｚ４−Ｚ３）］
ただし、 Ｚ３≠Ｚ４
Ｚ１・Ｚ４で分母・分子を割って、以下のように表されることもある。
減速比＝（１＋Ｚ３／Ｚ１）／（１−Ｚ３／Ｚ４）

固定ギア１２０のリングギア１２６の歯数と、出力ギア１６０の内歯ギア１６４の歯数との差は少ない方が減速比を大きくすることができるので、減速比を大きくしたいときには、遊星数が３の場合には、［Ｚ４−Ｚ３］＝３とする。また、Ｚ３／Ｚ１が大きい方が減速比を大きく取れるので、太陽ギア５６の歯数Ｚ１を少なくし、必要な減速比を得るためにリングギア１２６の歯数Ｚ３及び内歯ギア１６４の歯数Ｚ４を、更に遊星ギア１５０の歯数Ｚ２をそれぞれ決定することになる。

因みに、Ｚ１＝１２、Ｚ２＝１８、Ｚ３＝４８、Ｚ４＝５４としたとき、出力ギア２６０の出力ギア比は、１／４５の大きな減速比となる。ロータ組立体５０の回転は大きな減速比でねじ軸２１０に伝達されるので、微小に、つまりは高分解能をもって弁開度を制御することが可能となる。

図１２には遊星歯車減速機構の例を示す平面図が示されている。図１２（ａ）は遊星ギア数が３である場合の図であり、図１２（ｂ）は遊星ギア数が４である場合の図である。図１２（ａ）の場合、太陽ギア５６の歯数は２２、遊星ギア１５０の歯数は１１、リングギア１２６の内歯数は４４である。図１２（ｂ）の場合、太陽ギア５６の歯数は１３、遊星ギア１５０の歯数は１３、リングギア１２６の内歯数は３９である。

図１３には、遊星ギア数が３であるときに、太陽ギア５６の歯数（９，１２，１５・・・４２）をパラメータとして出力ギア１６０の歯数に対する減速比の変化をプロットしたグラフである。減速比の定義から、出力ギア１６０の歯数が増加すると、当然ながら減速比は大きくなる。太陽ギア５６の歯数を異ならしたとき、及び遊星ギア１５０の歯数を異ならした場合において更に太陽ギア５６の歯数を異ならしたときにもグラフを作成することができるが、グラフは同様の傾向を示すので、図とそれに基づく説明については省略する。

例として、モジュールｍを０．３、減速比を４５としたときの各歯車の歯数と出力内歯ギアの歯底円直径についての三つの具体例を表１に挙げる。

本発明の電動弁の全体構造を示す断面図。 弁本体と受け部材及び弁棒等の詳細を示す断面図。 受け部材に固着されるキャンの断面図。 軸受け、シャフト、ロータ組立体の詳細を示す断面図。 ホルダ、ねじ軸受け、ねじ軸とボールの詳細を示す断面図。 減速装置を構成するギアケースの詳細を示す平面図及び側面図。 固定ギア１２０の詳細を示す平面図、断面図及び側面図。 固定ギアの浮き上りを防止する皿ばねの平面図及び側面図。 減速装置を構成するキャリアと遊星ギアの詳細を示す平面図及び断面図。 減速装置を構成する出力ギアと出力軸の詳細を示す断面図。 主要部の分解斜視図。 遊星歯車減速機構の例を示す平面図。 所定の遊星ギア数に対して太陽ギアの歯数をパラメータとして出力内歯ギアの歯数に対する減速比の変化をプロットしたグラフ。

符号の説明

１ 電動弁 ２ モータ励磁装置
３ コイル ４ 電気回路
５ 取付具
１０ 弁本体 １２ 弁室
１４ オリフィス １６ 室
１７ 弁座 １８ａ，１８ｂ 配管
２０ 受け部材 ２２ 円筒部
２４ フランジ部 ２６ 凸部
２８ 凹部 ３０ キャン
３２ フランジ部 ３４ 突部
４０ 軸受 ４１ 孔
４２ シャフト
５０ ロータ組立体 ５４ 太陽ギア部材
５５ ボス ５６ 太陽ギア
５８ 貫通孔
１００ 遊星歯車減速機構 １１０ ギアケース
１１２ 舌片 １１２ａ 先端 １１２ｂ 根元
１２０ 固定ギア １２２ 凸部
１２３ フランジ １２４ 凹部
１２６ リングギア １３０ 皿ばね
１３２ 孔 １３４ ばね部
１４０ キャリア １４２ 孔
１４４ マスト １４６ 隔壁
１４７ プレート １５０ 遊星ギア
１５２ 孔 １５４ ギア部
１６０ 出力内歯ギア １６２ 孔
１６４ 内歯ギア １７０ ロータ
２００ 出力軸 ２０４ 有底の穴
２０６ 平ドライバ部 ２１０ ねじ軸
２１２ スリット ２１４ 雄ねじ部
２１６ 凹部 ２２０ ホルダ
２２１ 内径部 ２２２ 段付部
２２３ 外径部 ２２４ 段付部
２２５ 外径部 ２２６ 段付部
２３０ 軸受 ２３１ 外径部
２３２ 段付部 ２３４ 雌ねじ部
２４０ ボール ２４２ ボール受け部材
２５０ 弁棒 ２６０ 弁体
２７０ ベローズ ２７２ リング部材
２７４ 下端（２７０の）
Ｇ 隙間 Ｋ_１ カシメ加工部

Claims (5)

1. 電動モータの回転を、遊星歯車式減速機構を介して弁の開閉動作に変換する電動弁であって、
   前記遊星歯車式減速機構に用いられるギアのモジュールをｍ、減速比を１／Ｋ、前記遊星歯車式減速機構から出力回転を取り出す出力内歯ギアの歯底円径をＤとしたとき、ＤとＫとが以下の関係を満足することを特徴とする電動弁。
   Ｄ＝α・ｍ α＝２４〜７７
   Ｋ＝ｍ／β β＝ ８〜２０
2. 前記遊星歯車式減速機構は、固定のリングギアと、当該リングギアと同心に配置され且つ前記電動モータの出力回転が入力される太陽ギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合う遊星ギアとを備えており、前記出力内歯ギアと前記リングギアとの一方が他方に対して転位されており且つ前記遊星ギアは前記出力内歯ギアとも噛み合っていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記ギアのモジュールｍは０．２〜０．４であり、前記リングギアの歯底円径は直径１５ｍｍ以下であり、前記遊星歯車式減速機構による減速比が３０〜１００であることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
4. 内部に弁室が形成されている弁本体と、前記弁室の壁面の一部に形成された弁座と、前記弁座に形成されている開口を開閉可能に配置された弁体と、前記弁体を前記開口に接離させる弁棒と、前記弁本体に取り付けられ、前記弁本体との間に空間を区画形成する円筒状のキャンと、該キャンの外周部に装着される前記電動モータの励磁装置と、前記キャンの内部に回転自在に支持され前記励磁装置によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体と、前記遊星歯車式減速機構からの出力回転を前記弁棒に伝達して前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換するねじ機構部とを備え、前記ロータ組立体と前記遊星歯車式減速機構とが前記弁本体と前記キャンとによって区画形成される空間内に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動弁。
5. 前記ねじ機構部に用いられるねじは、ねじピッチが０．５〜１．５ｍｍであり、ねじサイズがＭ３〜Ｍ７の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。

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