JP2020090965A - バルブ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、「第2接触部は、…干渉領域において、前記第1接触部側に干渉回避部が存在する形状」における「干渉回避部」とは、前記凸部が接触する相手となる前記レバー部の前記第2接触部に前記凸部に対する退避形状が設けられていて、その退避形状の部分では前記凸部は前記レバー部と非接触となることを意味する。即ち、前記干渉領域において、第2接触部の前記第1接触部側の部分に前記凸部が非接触となる隙間が在る形状であることを意味する。
本発明はこの新たな課題を解決するために、前記第2接触部は、前記第1円軌跡の作る第1円と前記第2円軌跡が作る第2円とで囲われた干渉領域において、前記第1接触部側に干渉回避部が存在する形状に構成されている。
本態様によれば、前記第2接触部に前記干渉回避部が存在する形状であるので、前記駆動側歯車の回転により前記凸部が前記レバー部の前記第2接触部に当接するタイミングが、前記干渉回避部が存在しない形状よりも遅くなる。これにより、前記レバーの前記接触及び離れる動作における「離」の状態にある時間が前記干渉回避部が存在しない形状よりも短くなる。前記異物は前記接触及び離れる動作における「接」の状態においては構造的に前記領域に入り込むことができないものであるので、前記「離」の状態の時間が短くなれば、その分だけ前記異物が前記領域に入り込み難くなる。
従って、バルブ駆動装置が銅粉等の異物を含む流体経路に設置された場合でも、前記干渉回避部が存在する形状によって前記異物が前記領域に進入することを抑制することが可能となり、以って、前記レバーが本来の前記接触位置まで戻れなくなる状態になる虞を低減することができる。これにより、前記動力伝達部が前記異物によって動作不良を起こす虞を低減することができる。
この際、本態様においては、前記干渉回避部に対応する部分から前記第1接触部に連なる部分は、前記凸部がスライド可能な曲面であるので、前記レバー部はスムースに回動し、その回動動作が安定する。
本態様において、前記従動側歯車に設けられた前記凸状部の前記半径方向内側に前記レバー回動規制部が形成されている構造に基づく前記領域に対して上述した作用効果を得ることができる。
本態様によれば、前記足部が前記回動軸から前記従動側歯車の半径方向内側に向けて延びているので、前記足部を前記半径方向外側に延ばした場合に比べて前記足部の長さを長くすることができる。その結果、前記回動軸を倒れ難くすることができる。
尚、以下の説明においては、説明を解り易くするために、異物進入抑制部と干渉回避部の具体的な構造の説明は後にまわして、先ず前記弁体の駆動に際しての騒音を低減するとともに円滑な動力伝達切換を行うことができるようにしたバルブ駆動装置の構造について一通り説明する。
そして、その説明の次に、そのバルブ駆動装置内を流体が流動する際に、前記弁体駆動機構の前記動力伝達切換を実行する部分に異物が入って動作不良になる虞を低減できるようにするために設ける異物進入抑制部の具体的な構造等を詳しく説明する。
続いて、干渉回避部の具体的な構造等を詳しく説明する。
<<<バルブ駆動装置の概要>>>
図1ないし図4を参照して、本実施形態に係るバルブ駆動装置10について説明する。バルブ駆動装置10は、一例として冷蔵庫に搭載されて、庫内冷却用の冷媒(流体)の供給量を調整するものである。バルブ駆動装置10は、バルブ本体12と、バルブ本体12から延びる流入管14と、流入管14に平行に延びる第1流出管16及び第2流出管18と、バルブ本体12の上部を覆うカバー部材20とを備えている。尚、以下の説明では、便宜上、流入管14、第1流出管16及び第2流出管18の延設方向を上下方向とし、バルブ本体12を上側、流入管14、第1流出管16及び第2流出管18を下側として説明する。
図3ないし図12を参照して弁体駆動機構30の構成について説明する。図3及び図4に示すように、弁体駆動機構30は、モータ24と、駆動側歯車46と、従動側歯車50と、動力伝達切換部52とを備えている。動力伝達切換部52は、後述するが駆動側歯車46と従動側歯車50との間における動力伝達を、動力を伝達する動力伝達状態と、動力を伝達しない動力非伝達状態とに切換可能に構成されている。本実施形態において動力伝達切換部52は、後述する駆動側歯車46の凸部46bと回転規制部62とを備えている。
図4、図7ないし図10を参照するに、従動側歯車50には、外周部分に円周方向に沿って連続的に複数の歯が形成された噛合部50aと、歯が形成されていない非噛合部50bとが形成されている。また、従動側歯車50の外周部分において、噛合部50aの第2方向R2側の端部には、従動側歯車50の第1方向R1側への回転を規制する第1回転規制部50cが設けられ、噛合部50aの第1方向R1側の端部には、非噛合部50bが設けられている。
図11を参照するに、回転規制部62は、回動軸62aと、レバー部62bと、足部62hとを備えている。レバー部62bには、第1接触部62cと、第2接触部62dと、ばね保持部62eとが設けられている。ばね保持部62eは、「付勢部材接触部」としてのばね接触部62fと、ばね脱落防止部62gとを備えている。
図7、図13(A)及び図13(B)を参照して弁体56について説明する。図13(A)及び図13(B)に示すように、弁体56は円盤状の部材として構成されている。弁体56の中央部には、貫通孔56aが設けられている。貫通孔56aには、支軸54が挿入される。弁体56の下面は、弁座構成部材34の弁座面34cと摺動する摺動面56bとして構成されている。弁体56において摺動面56bの一部が切り取られ、切り欠き部56cとして構成されている。
図14ないし図17を参照して、流体入口28bから第1流体出口34a及び第2流体出口34bの少なくとも一方への流体の流量制御について説明する。図15のステップS0において、駆動側歯車46は従動側歯車50に対して原点位置に位置している。尚、原点位置における駆動側歯車46の歯と従動側歯車50の歯との関係については後述する。
図18及び図19において弁体駆動機構30の動力伝達切換部52の原点位置復帰動作について説明する。ステップS7において、駆動側歯車46は第2方向R2に回転している。ステップS7の状態では、駆動側歯車46の歯車部46aは従動側歯車50の噛合部50aと噛合っている。尚、ステップS7は、駆動側歯車46を第1方向R1側に回転させて従動側歯車50を従動回転させた後、回転方向を第2方向側に切り換えて、原点位置に戻る途中の状態である。
図23(A)及び図23(B)を参照して、第2回転規制部50kについて説明する。図23(A)及び図23(B)は、ステップS10からステップS11までの間における駆動側歯車46と従動側歯車50との関係を示している。図23(A)において、凸部46bが回転規制部62の第2接触部62dと接触し、第2接触部62dを押圧する際、凸部46bは、第2方向R2側に回転することから、第2接触部62dを図23(A)における反時計回り方向へ回転するように押圧する。
さらに、図26(A)及び図26(B)において、第2接触部62dを曲面として構成した利点について説明する。図26(A)は、第2接触部を直線状に形成した回転規制部66を示している。回転規制部66は、回動軸66aと、レバー部66bと、第2接触部66cとを備えている。図26(A)は、直線状のレバー部66bを有する回転規制部66の回動状態の変位を示し、図26(B)は本実施形態に係る回転規制部62の回動状態の変位を示している。
次いで、図20及び図21において動力非伝達状態から動力伝達状態への切換について説明する。本実施形態において、ステップS13に示すように、駆動側歯車46の歯車部46aが従動側歯車50の非噛合部50b内に位置している状態、つまり動力非伝達状態において、駆動側歯車46を原点位置に合わせる。尚、駆動側歯車46の原点位置決めは、ステータ36を所定の励磁パターンで励磁することにより行われる。
次に、バルブ駆動装置10がその内部を流れる流体が銅粉等の異物を含む流体経路に設置される場合に、弁体駆動機構30の動力伝達切換を実行する部分(動力伝達切換部52)に異物が入って動作不良になる虞を低減できるようにするために設ける異物進入抑制部の具体的な構造を詳しく説明する。
図27及び図29は、本発明の実施形態に係る異物進入抑制部を備える弁体駆動機構30の上方から見た斜視図である。本実施形態において、回転規制部62のレバー部62bは、駆動側歯車46の回転移動する凸部46bと接触する動作と、ねじりばね60の前記付勢力に抗して回動してレバー回動規制部50hとの接触位置から離れる動作をする。その動作をするレバー部62bとレバー回動規制部50hとの間を成す領域53を覆う異物進入抑制部63を備えている。
図28に表したように、異物進入抑制部63の裏面63bは、凸状部50nの頂面51とクリアランスgを持って対向している。図28ではクリアランスgを図面で視認し易くするために大きめに表してあるが、異物進入抑制の観点からは、このクリアランスgは可能な範囲で小さいことが好ましい。尚、ばね保持部62eは、図11の構造におけるばね脱落防止部62gが除かれた構造になっている。
このように、異物進入抑制部63は、レバー部62bに設けられているので、構造簡単及び製造容易にして異物の進入を抑制することができる。
具体的には、図31(A)では、凸状部50nの頂面51のほとんどが異物進入抑制部63によって同図における上から覆われている。図31(B)は、駆動側歯車46の凸部46bに押されてレバー部62bがねじりばね60の前記付勢力に抗して回動した状態であるが、この回動した状態でも頂面51が少し露呈する程度である。よって異物が領域53に入り込む虞は少ない。
図32に基づいて、異物進入抑制部163の異なる実施形態の一例を説明する。図27乃至図31の実施形態では、異物進入抑制部63は、レバー部62bに一体に設けられている構造を説明したが、レバー部62bとは別に設けることもできる。図32の実施形態では、異物進入抑制部163は、保持部材58に一体に設けられている。保持部材58のフランジ部58aから領域53の上方に延設されて、領域53を覆って異物が進入するのを抑制している。
この異物進入抑制部163によっても、前記異物が領域53に進入することを抑制することが可能となる。これにより、レバー部62bがレバー回動規制部50hとの本来の前記接触位置まで戻れなくなる状態になる虞を低減することができる。
尚、異物進入抑制部163は、レバー部62bに設ける構造として、保持部材58に設ける構造に限定されないことは勿論である。スペース的に可能であれば、専用の新たな部材として設置してもよい。
次に、前記異物が領域53に入って前記動作不良になる虞を低減できるようにするために設ける干渉回避部の具体的な構造を詳しく説明する。
図33は、本発明の実施形態に係る干渉回避部を備える回転規制部62を有する弁体駆動機構30の要部を上方から見た平面図である。
図33(A)は、本実施形態において、回転規制部62のレバー部62bが凸状部50nのレバー回動規制部50hに接触しており、レバー部62bが回動前の状態を示す。即ち、第2方向R2に回転する駆動側歯車46の凸部46bがレバー部62bの第2接触部62dと接触する前の状態である。
そして、レバー部62bの第2接触部62dは、第1円軌跡80の作る第1円80(第1円軌跡と同じ符号を用いる)と第2円軌跡90が作る第2円90(第2円軌跡と同じ符号を用いる)とで囲われた干渉領域85において、第1接触部62c側の部分に干渉回避部62kが存在する形状である。
従って、バルブ駆動装置10が銅粉等の異物を含む流体経路に設置された場合でも、干渉回避部62kが存在する形状によって前記「離」の状態の時間が短くなって、前記異物が領域53に進入することを抑制することが可能となる。以って、レバー部62bが本来の前記接触位置まで戻れなくなる状態になる虞を低減することができる。これにより、動力伝達切換部52が前記異物によって動作不良を起こす虞を低減することができる。
そして、レバー部62bは、回転移動する凸部46bに押されて前記付勢力に抗して回動軸62aを支点にして回動する。これにより、レバー部62bはレバー回動規制部50hとの接触位置から離れる(図33(B))。
尚、前記連なる部分62mのスライド可能な曲面は平坦面が好ましいが、凸部46bがスライド可能であれば、平坦面に限定されない。
本実施形態では、レバー部62bは、レバー回動規制部50hと対向する部位の面が、レバー回動規制部50hの、レバー部62bの延出方向における先端位置55まで、全体が略一様に面接触する曲面に形成されている。そして、レバー回動規制部50hの先端位置55がレバー部62bとの基点としての接触位置55(先端位置と同じ符号を用いる)となるように形成されている。
尚、凹部57の形状は、図33のような形状、則ち先端位置55から前記連なる部分62mに向かって徐々に下る傾斜面によって全体として略対称の形状に限定されないことは勿論である。例えば、凹部57の形状は、先端位置55から従動側歯車50の半径方向に後退した後、略直角に向きを変えて前記連なる部分62mにつながる形状でもよい。
本実施形態によれば、凹部57によって干渉回避部62kが構成されているので、レバー部62bのレバー回動規制部50hとの接触状態及び接触位置を安定させた状態で、凹部57によって前記タイミングの遅れを容易に実現することができる。
図34において、左端の1番(図34では〇で囲ってある)から右端の8番に向けてステップ(step)1〜8を踏んで動作が進行する。凸部46bは、レバー部62bの第2接触部62dにそれぞれのタイミングで接触して押し込んで回動させ、回動角度が最大回動状態を経て、凸部46bはレバー部62bの第2接触部62dとの接触状態から外れて第1接触部62c側に至る。
干渉回避部62kが無いレバー部62bでは、図34の上段に示したように、ステップ1の直後から回転する凸部46bはレバー部62bと接触してレバー部62bを前記付勢力に抗して回動させる。そのため、領域53はステップ1の直後から前記開口面積が大きくなっていくので、異物が入り易くなる。領域53の開口面積が大きくなっている時間は、ステップ1からステップ7までの間である。
これにより領域53は、前記開口面積が大きくなっていくが、領域53の開口面積が大きくなっている時間は、ステップ3からステップ7までの間である。
図35は、干渉回避部62kが有るレバー部62kでは、ステップ1からステップ3までの間の分だけ、領域53に異物が入り易い時間は短くなることをグラフで表したものである。このグラフから理解できるように、本実施形態によれば、干渉回避部62kが存在する形状によって前記「離」の状態の時間が短くなって、前記異物が領域53に進入することを抑制することが可能となる。
本実施形態では、凸部46bが第2接触部62dから外れるときのレバー部62bの回動角度が最大値となる構造であるので、レバー部62bを、干渉回避部62kが無いレバー部62bの回動角度(図35の破線(回避部:無)のグラフ)のように、必要以上に回動させないで済む。これにより構造を簡単にすることができる。
この構成により、レバー部62bの回転角度の最大値に対するするステップの次のステップで凸部46bが第2接触部62dから外れるので、設計及び動作制御を簡単にすることができる。
図29、図31や図34下段に表したように、本実施形態では、レバー部62bは、異物進入抑制部63と干渉回避部62kの両方を備えている。図31により理解できるように、レバー部62bが凸部46bと非接触で回動前の状態(図31(A))と、レバー部62bが凸部46bと接触して最大角度まで回動された状態(図31(B))のいずれの状態においても、領域53は異物進入抑制部63によって大きく覆われている。
従って、異物進入抑制部63を備えることと、更に、干渉回避部62kが存在する形状とによって前記異物が領域53に進入することを一層抑制することが可能となる、以って、動力伝達切換部52が前記異物によって動作不良を起こす虞を一層低減することができる。
(1)本明細書においては、冒頭に記したように、説明を解り易くするために、異物進入抑制部63と干渉回避部62kの具体的な構造の説明は後にまわして、先ず弁体の駆動に際しての騒音を低減するとともに円滑な動力伝達切換を行うことができるようにしたバルブ駆動装置の構造について図1から図26に基づいて一通り説明した。そして、異物進入抑制部63、干渉回避部62k、及びその両方63,62kを備える構造は図27から図35に基づいて説明した。
本発明の各態様の特徴構成において、図1から図26に記載され、そこで説明されているものについては、図27から図35による実施形態の説明においては、同様の構成であり重複になるので、その説明は省略した。
例えば、領域53が、図24に記載されている隙間50vを有する構造である場合は、レバー部62bがレバー回動規制部50hに前記付勢力により押し付けられている接触状態でも、前記異物が進入する虞がある。この構造の領域53に対して本発明を適用するとその効果は大きいと言える。
18 第2流出管、20 カバー部材、22 ベース部材、24 モータ、
26 密封カバー、26a、28c 軸受部、28 基台本体、28a、50p 上面
28b 流体入口、30 弁体駆動機構、32 バルブ室、34 弁座構成部材、
34a 第1流体出口、34b 第2流体出口、34c 弁座面、
34d、50d、50g、56a、56d 貫通孔、36 ステータ、37 駆動コイル
38 駆動マグネット、40 ロータ、42 コア部材、42a 極歯、
46 駆動側歯車、46a 歯車部、46b 凸部、46c ロック回避歯、
46d 本体、48、54 支軸、50 従動側歯車、50a 噛合部、
50b 非噛合部、50c 第1回転規制部、50e 凹部、50f 保持部、
50h レバー回動規制部、50j 歯、50k 第2回転規制部、50m 歯底円、
50n 凸状部、50q スリット部、50r 下面、50s 足部収容部、
51 頂面、53 領域、55 先端位置、57 凹部、
50t 逃げ部、50u 支持面、50v、64 隙間、52 動力伝達切換部、
56 弁体、56b 摺動面、56c 切り欠き部、56e オリフィス、
58 保持部材、58a フランジ部、58b 筒状部、60 ねじりばね、
60a 一端、60b 他端、62、66 回転規制部、62a、66a 回動軸、
62b、66b レバー部、62c 第1接触部、62d、66c 第2接触部、
62e ばね保持部、62f ばね接触部、62g ばね脱落防止部、62h 足部、
62k 干渉回避部、62j 第1接触部の先端、62m 連なる部分、
63、163 異物進入抑制部、63b 裏面、80 第1円軌跡(第1円)、
83 外郭線、85 干渉領域、90 第2円軌跡(第2円)、g クリアランス、
C1、C2 中心、F1 付勢方向、R1 第1方向、R2 第2方向、
S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17 ステップ、
W1、W2 回動量、d1、d2 歯先円直径、
Claims (12)
- 弁体を駆動させる弁体駆動機構を有するバルブ駆動装置であって、
前記弁体駆動機構は、
モータにより回転駆動させられる駆動側歯車と、
前記駆動側歯車と噛合した状態において、前記駆動側歯車の回転により前記弁体を回転させる従動側歯車と、
前記駆動側歯車が前記従動側歯車と噛合して前記モータの動力を前記従動側歯車に伝達する動力伝達状態と、前記駆動側歯車と前記従動側歯車との噛合状態が解除された動力非伝達状態とを切換可能な動力伝達切換部と、
を備え、
前記動力伝達切換部は、
前記駆動側歯車に形成され、当該駆動側歯車の半径方向に向けて突出する少なくとも1つの凸部と、
前記従動側歯車に対して回動可能に前記従動側歯車に取り付けられ、前記凸部と係合可能な回転規制部と、
を備え、
前記回転規制部は、
前記従動側歯車に挿入されている回動軸と、
前記回動軸から前記従動側歯車の円周方向に延設され、前記従動側歯車の半径方向外側に向けて付勢力を受けているレバー部と、
を有し、
前記従動側歯車は、前記レバー部と接触して、前記回転規制部の、前記従動側歯車の半径方向外側への回動を規制するレバー回動規制部を有し、
前記レバー部は、回動する前記凸部と接触する動作と、前記付勢力に抗して回動して前記レバー回動規制部との接触位置から離れる動作をし、
前記レバー部は、前記駆動側歯車が第1方向に回転した際に前記凸部と接触する第1接触部及び前記駆動側歯車が前記第1方向と反対の方向である第2方向に回転した際に前記凸部と接触する第2接触部を備え、
前記凸部が前記第1方向に移動して前記第1接触部と接触した際、前記レバー部が前記凸部に押圧されて前記従動側歯車を回転させ、前記駆動側歯車の歯と前記従動側歯車の歯とが噛み合い、前記動力伝達状態となり、
前記凸部が前記第2方向に移動して前記第2接触部と接触した際、前記レバー部は前記付勢力に抗して、前記半径方向内側に回動し、前記駆動側歯車の歯が前記従動側歯車の歯と噛合わずに前記駆動側歯車が空転して、前記動力非伝達状態となり、
前記駆動側歯車が回動したときに前記凸部の前記半径方向における先端が作る円軌跡を第1円軌跡とし、前記凸部が前記第1方向に回転して前記第1接触部と接触する際の前記第1接触部の前記従動側歯車の半径方向における先端が作る円の軌跡を第2円軌跡とし、
前記第2接触部は、前記第1円軌跡の作る第1円と前記第2円軌跡が作る第2円とで囲われた干渉領域において、前記第1接触部側に干渉回避部が存在する形状である、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1に記載のバルブ駆動装置において、
前記第2接触部の前記干渉回避部の部分から前記第1接触部に連なる部分は、前記凸部がスライド可能な曲面である、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1又は2に記載のバルブ駆動装置において、
前記干渉回避部は、前記レバー部の前記レバー回動規制部との接触位置と前記第1接触部との間で凹部により構成されている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置において、
前記駆動側歯車が前記第2方向に回転しつつ前記凸部が前記レバー部の前記第2接触部を押すことで前記レバー部が前記回動軸を回動支点として回動し、前記凸部が前記第2接触部から外れるときの前記レバー部の回動角度は最大値となる、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項4に記載のバルブ駆動装置において、
前記モータはステッピングモータであり、
前記レバー部の回転角度の最大値に対するするステップの次のステップで前記凸部が前記第2接触部から外れる、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置において、
前記レバー回動規制部が前記回転規制部の回動を規制している状態において、前記レバー回動規制部は、前記レバー回動規制部と前記回動軸との間に隙間が形成される、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置において、
前記レバー部の前記第2接触部は、前記従動側歯車の半径方向において外周側に位置し、前記従動側歯車の円周方向に沿って延びる曲面として形成されている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置において、
前記従動側歯車には、半径方向外側、かつ前記従動側歯車の軸線方向において前記従動側歯車の一方側の面から突出する凸状部が形成され、
前記凸状部において前記従動側歯車の半径方向内側には、前記レバー回動規制部が形成されている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項6に記載のバルブ駆動装置において、
前記従動側歯車は、前記凸部が前記第2接触部と接触して、前記レバー部が前記付勢力に抗して、前記半径方向内側に回動する際、前記第2接触部が前記凸部により当該凸部の回転方向に押されて前記従動側歯車が前記駆動側歯車の回転方向に応じた回転方向に回転することを規制する連れ回り防止部を備えている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置において、
前記回転規制部は、前記回動軸の軸線方向において当該回動軸の前記レバー部と反対側に設けられている足部を有し、
前記足部は、前記レバー部を付勢する前記付勢力による前記回動軸の傾きを規制する、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項10に記載のバルブ駆動装置において、
前記足部は前記レバー部が付勢される方向と反対の方向に延びている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項10または請求項11に記載のバルブ駆動装置において、
前記足部は前記回動軸から前記従動側歯車の半径方向内側に向けて延びている、
ことを特徴とするバルブ駆動装置。
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