JP2024008534A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿妙な電動弁を提供する。【解決手段】電動弁は、弁座を有する弁本体と、ロータを有するモータと、前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、を備えた電動弁において、前記遊星歯車式減速機構は、前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、を備え、前記太陽歯車と前記キャリアとの間に、摺接部材が配置され、前記太陽歯車は第１種の素材から形成され、前記摺接部材は第２種の素材から形成され、前記第１種の素材と前記第２種の素材とは異っている。【選択図】図２

Description

本発明は、電動弁に関し、例えば、冷凍サイクルに組み込まれて冷媒等の流体の流量制御に用いられる電動弁に関する。

従来から、電動モータを用いて弁の開閉を行ういわゆる電動弁として、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が知られている。このような電動弁に対し、より高負荷の条件で弁を開閉させ、あるいは弁開度の分解能をさらに高めることが求められている。

これに対し本出願人は、特許文献１に示すように、ロータの回転を遊星歯車式減速機構で減速してねじ機構に伝達するようにした電動弁を提案している。かかる電動弁では、ロータの単位回転当たりのトルクが大きくなるので、負荷が高い条件下でも使用でき、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ができる。

特開２０１９－６０４６６号公報

特許文献１の電動弁によれば、同じ樹脂素材から形成した太陽歯車とリングギヤとを摺動させた際の摩耗を抑制するために、太陽歯車の軸線方向端に、太陽歯車とは異なる素材からなる摺動部材を配置している。しかしながら、同種素材からなる部品同士の摺動は、太陽歯車とリングギヤ以外にも生じており、太陽歯車とリングギヤの摩耗を抑制できたとしても、それ以外の部品が摩耗すれば電動弁の寿命を延長できないという問題がある。また、多段の遊星歯車式減速機構を電動弁に設けて減速比を高める試みがなされているが、かかる電動弁においては、下段側になるにしたがってトルクが増大するため、下段側の太陽歯車とキャリアとの摺動による摩耗が問題となる。

本発明の目的は、長寿命な電動弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による電動弁は、
弁座を有する弁本体と、
ロータを有するモータと、
前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、
前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、
前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、
を備えた電動弁において、
前記遊星歯車式減速機構は、
前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、
前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、
前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、
を備え、
前記太陽歯車と前記キャリアとの間に、摺接部材が配置され、
前記太陽歯車は第１種の素材から形成され、前記摺接部材は第２種の素材から形成され、前記第１種の素材と前記第２種の素材とは異っている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、長寿命な電動弁を提供することができる。

図１は、第１実施形態にかかる電動弁を示す縦断面図である。 図２は、第１実施形態にかかる電動弁の減速機構の周辺を示す図である。 図３は、変形例にかかる電動弁の減速機構の一部を拡大して示す縦断面図である。 図４は、第２実施形態にかかる電動弁を示す縦断面図である。 図５は、第２実施形態にかかる電動弁の減速機構の周辺を示す図である。 図６は、変形例にかかる電動弁の減速機構の一部を拡大して示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態における電動弁について説明する。なお、以下の実施形態及び比較例の説明において、同一の機能を有する部位、部材については同一の符号を付し、同一の符号が付された部位、部材についての繰り返しとなる説明は省略する。

（異種素材及び軸線方向の定義）
ここで、２つの部材同士を摺動させたとき「凝着摩耗」が発生する場合、その部材が形成される素材を同種素材という。また、「異種素材」とは同種素材でない素材をいい、すなわち２つの部材同士を摺動させたとき「凝着摩耗」が発生しない場合には、一方の部材の素材に対して他方の部材の素材が異種素材に相当する。異種素材の例としては、例えば任意の素材を金属、樹脂、セラミック、ガラス等のカテゴリーに分類したとき、カテゴリー違いの素材同士が相当する。また、「軸線方向」とは、ここではシャフトの中心軸線の方向をいうものとする。本明細書では、上方とは、ステータ側をいい、下方とは、ステータに対する主弁体側をいう。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかる電動弁１を示す縦断面図である。図２は、本実施形態にかかる電動弁１の減速機構６の周辺を示す図である。

電動弁１は、主として、弁本体２と、キャン３と、弁本体２の内部空間に配置された弁体４と、弁体４を駆動する回転トルクを発生するステッピングモータ５と、キャン３の内部に配設されステッピングモータ５の回転トルクを減速して、出力軸７を介して弁体４に駆動力を伝達する減速機構６と、送りねじ機構９とを備えている。

弁本体２は、内部に弁室ＶＣが画成される。弁本体２は、弁室ＶＣに向かって軸線Ｌに沿って上方から延在する縦開口２１と、弁室ＶＣに向かって軸線Ｌに直交する方向に側方から延在する第１横開口２２と、第１横開口２２に対し軸線を平行に互い違いに形成された第２横開口２３と、弁室ＶＣと第２横開口２３の奥端とを連通する連通開口２４とを有する。連通開口２４には、中空円筒状の弁座部材３０が嵌合している。弁座部材３０の内周がオリフィス路を形成し、その上端が弁座３１を構成する。第２横開口２３内には、冷媒中の異物をろ過するフィルタ２５が配置されている。

弁本体２の縦開口２１には、円筒状のばね受け部材２６が嵌合しており、ばね受け部材２６の上端外周に形成された第１雄ねじ２６ａが、縦開口２１の内周に形成された第１雌ねじ２１ａに螺合することにより、ばね受け部材２６は弁本体２に締結固定されている。ばね受け部材２６は、軸線Ｌ方向に貫通する中央開口２６ｂと、上面に形成された環状溝２６ｃと、ばね受け部材２６の下面と環状溝２６ｃとを連通する連通孔２６ｄと、環状溝２６ｃの中央が上方に突出してなる小円筒部２６ｅとを有する。

弁本体２の縦開口２１には、ばね受け部材２６の上端に下端を当接させ、かつ小円筒部２６ｅを内周に嵌入させるようにして、中空円筒状の基材２７が嵌合している。基材２７の上端外周に形成された第２雄ねじ２７ａが、縦開口２１の内周に形成された第１雌ねじ２１ａに螺合することにより、基材２７は弁本体２に締結固定されている。基材２７は、弁本体２の上面に下面を当接させた鍔部２７ｂと、上方に向かって延在する縮径円筒部２７ｃとを有する。縮径円筒部２７ｃの外周段部に、環状板２８の内周が圧入により嵌合している。環状板２８の外周は、薄肉筒状体６４の下端に溶接又はロウ付けにより固定されている。

ステッピングモータ５は、ヨーク５１、ボビン５２、コイル５３、樹脂モールドカバー５４等からなるステータ５５と、キャン３の内部にキャン３に対して回転自在に配置され、ロータ支持部材５６がその上部内側に固着されたロータ５７と、を有している。ステータ５５は、キャン３の外側に嵌合固定されている。樹脂モールドカバー５４の下端は、基材２７の鍔部２７ｂの外周に嵌合している。

減速機構６は、ロータ５７の内周側において、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１と、第２段減速部６２と、第３段減速部６３とを有する。本明細書において、第１段減速部６１に、ロータから最初に回転トルクが入力され、最終段減速部すなわち第３段減速部６３に連結された出力軸７から、回転トルクが出力されるものとする。さらに、減速部が「直列に接続される」とは、第Ｎ段減速部から出力される回転トルクが、第（Ｎ＋１）段減速部に入力されることをいう。

図２に示すように、第１段減速部６１は、ロータ支持部材５６に一体に形成された太陽歯車６１１と、基材２７を介して弁本体２に固定された薄肉筒状体６４により保持固定された固定リング歯車（リングギヤ）６１２の上部と、太陽歯車６１１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６１３と、遊星歯車６１３を回転自在に支持するキャリア６１４とを有し、これらにより第１段遊星歯車式減速機構を構成する。

太陽歯車６１１の下面と、キャリア６１４の上面との間には、環状の第１ワッシャ６１５が配置されている。本実施形態では、太陽歯車６１１（すなわちロータ支持部材５６）と、キャリア６１４とが樹脂製であり、第１ワッシャ６１５が金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。

第２段減速部６２は、第１段減速部６１のキャリア６１４から軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１と、固定リング歯車６１２の中間部と、太陽歯車６２１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６２３と、遊星歯車６２３を回転自在に支持するキャリア６２４とを有し、これらにより第２段遊星歯車式減速機構を構成する。

太陽歯車６２１の下面と、キャリア６２４の上面との間には、環状の第２ワッシャ６２５が配置されている。本実施形態では、太陽歯車６２１（すなわちキャリア６１４）と、キャリア６２４とが樹脂製であり、第２ワッシャ６２５が金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。

第３段減速部６３は、第２段減速部６２のキャリア６２４から軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６３１と、固定リング歯車６１２の下部と、太陽歯車６３１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６３３と、遊星歯車６３３を回転自在に支持するキャリア６３４とを有し、これらにより第３段遊星歯車式減速機構を構成する。

出力軸７の上端は、キャリア６３４の中央に形成された中央開口に嵌合固定され、両者は一体的に回転可能となっている。

太陽歯車６３１の下面と、キャリア６２４を貫通する出力軸７の上面との間には、環状の第３ワッシャ６３５が配置されている。本実施形態では、太陽歯車６３１（すなわちキャリア６２４）と、出力軸７とが樹脂製であり、第３ワッシャ６３５が金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。なお、遊星歯車６１３，６２３，６３３は、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。本実施形態では、第１ワッシャ６１５及び第２ワッシャ６２５が摺接部材を構成し、第３ワッシャ６３５が摺接部材又は最終段摺接部材を構成する。

本実施形態では、第１段減速部６１と、第２段減速部６２と、第３段減速部６３とは、固定リング歯車６１２を共通としており、このため減速機構６のコンパクト化を図れる。

出力軸７の上端中央に形成された孔７２に、軸部材８の下端が嵌合している。軸部材８の上端は、図１に示すように、支持部材８１の中心孔に挿通されている。支持部材８１は、キャン３の内径と略同一の外径を有し、ロータ支持部材５６の上側でキャン３に内接して配置される。軸部材８は、ロータ支持部材５６、第１ワッシャ６１５、キャリア６１４、第２ワッシャ６２５、キャリア６２４、及び第３ワッシャ６３５を貫通し、これらを相対回転可能に保持する。すなわち軸部材８は、第１段減速部６１と、第２段減速部６２と、第３段減速部６３に共通に用いられる。ロータ５７自体は、支持部材８１等によってキャン３の内部で上下動しないように保持されており、キャン３に外嵌固定されたステータ５５との位置関係が常に一定になるよう維持されている。

図１において、送りねじ機構９は、筒状軸受９１、ねじ軸９２及びボール９３を備えている。筒状軸受９１は、その下端部が基材２７の上端側内周に固定されている。

筒状軸受９１は、その上端面にてキャリア６３４の下面を支持しており、筒状軸受９１の中空上部には出力軸７が相対回動可能に挿入されている。したがって、筒状軸受９１とキャリア６３４とは異種素材から形成されていると好ましい。筒状軸受９１の下部内周に形成されている第３雌ねじ部９１ａには、ねじ軸９２の外周に形成されている第３雄ねじ部９２ａが螺合している。また、ねじ軸９２に設けられている平ドライバ部である凸状部９２ｂが、出力軸７の下端部に形成されているスリット状の凹部７ｂに差し込まれ、出力軸７とねじ軸９２とは軸線方向に相対移動可能だが一体的に回転するよう構成されている。ねじ軸９２の下端には凹部が形成されており、ボール９３が当該凹部に嵌まり込んだ状態でねじ軸９２に固着されている。

ねじ軸９２の回転は、筒状軸受９１との間のねじ作用によって軸線方向の移動に変換され、ボール９３及びボール受け部材９４を介して弁体４側へ伝達される。ボール受け部材９４は、弁体４の上端に圧入により嵌合して一体となった弁体保持部材９５に嵌合して固定されている。なお、ねじ軸９２に凹部を設け、凹部に差し込まれる凸状部を出力軸７に設けるようにしてもよい。

送りねじ機構９においてねじ軸９２を開弁方向へ移動させるときには、第３雌ねじ部９１ａと第３雄ねじ部９２ａの間のバックラッシュを除去するため、弁体保持部材９５を介して弁体４を開弁方向に付勢するコイルばね７０が、基材２７の内側に設けられている。コイルばね７０の上端は、弁体保持部材９５の鍔部下面に当接し、その上端はばね受け部材２６の小円筒部２６ｅの上端に当接している。

弁体４の軸部４１は、ばね受け部材２６の中央開口２６ｂに軸線Ｌ方向に摺動可能に嵌合しており、軸部４１の下端に連設された傘部４２は、外周にテーパ面４３を有する。テーパ面４３は、弁座３１に着座可能となっている。

圧縮状態に保持されたコイルばね７０のばね力によって弁体４は常に開弁方向（送りねじ機構９の方向）に付勢されており、送りねじ機構９からの駆動力によって弁体４を閉弁方向に押し下げるときには、コイルばね７０のばね力に抗して弁体４を押し下げ、テーパ面４３を弁座３１に座着させてオリフィスを閉じる。

ねじ軸９２はロータ５７の回転に対して、微少回転数での回転が可能となり、その回転に応じたねじ軸９２の軸線方向変位は微小変位で制御可能となるので、弁体４の弁座３１に対する軸線方向位置は減速機構６によって高い分解能で位置決めされ、テーパ面４３と弁座３１との間の流路面積は高精度に制御され、通過する冷媒流量を高精度で調節することができる。即ち、分解能の高い弁開度制御が達成される。送りねじ機構９を開弁方向に作動させるときには、コイルばね７０のばね力によって、弁軸６０はねじ軸９２の上昇に追従して移動する。

図１に示された電動弁においては、ばね受け部材２６の連通孔２６ｄや、部材間の間隙を通して、キャン３内に冷媒が導入されるようになっている。

（電動弁の動作）
本実施形態にかかる電動弁１の動作を説明する。樹脂モールドカバー５４内に配置された端子５９はコイル５３に接続されている。不図示の外部電源につながれたコネクタを介して、外部電源から端子５９を介して電力が供給されると、ステッピングモータ５のステータが磁力を発生する。かかる磁力に基づいてロータ５７が回転駆動され、所定方向に回転力を発生する。かかる回転力はロータ支持部材５６を介して、減速機構６に伝達される。

図２を参照して、減速機構６の第１段減速部６１において、ロータ支持部材５６と一体の太陽歯車６１１から伝達された回転力を受けて遊星歯車６１３が固定リング歯車６１２に沿って軸線Ｌ回りに公転し、それによりキャリア６１４が第１の減速比で減速されつつ軸線Ｌ回りに回転する。このとき、太陽歯車６１１とキャリア６１４との間で相対回動が生じるが、太陽歯車６１１とキャリア６１４との間に配置された異材からなる第１ワッシャ６１５が両者間に介在しているため、太陽歯車６１１及びキャリア６１４と、第１ワッシャ６１５との相対回転摺動による摩耗を抑制できる。

第２段減速部６２において、キャリア６１４と一体の太陽歯車６２１から伝達された回転力を受けて遊星歯車６２３が固定リング歯車６１２に沿って軸線Ｌ回りに公転し、それによりキャリア６２４が第２の減速比で減速されつつ軸線Ｌ回りに回転する。このとき、太陽歯車６２１とキャリア６２４との間で相対回動が生じるが、太陽歯車６２１とキャリア６２４との間に配置された異材からなる第２ワッシャ６２５が両者間に介在しているため、太陽歯車６２１及びキャリア６２４と、第２ワッシャ６２５との相対回転摺動による摩耗を抑制できる。

第３段減速部６３において、キャリア６２４と一体の太陽歯車６３１から伝達された回転力を受けて遊星歯車６３３が固定リング歯車６１２に沿って軸線Ｌ回りに公転し、それによりキャリア６３４が第３の減速比で減速されつつ軸線Ｌ回りに回転する。このとき、太陽歯車６３１と出力軸７との間で相対回動が生じるが、太陽歯車６３１と出力軸７との間に配置された異材からなる第３ワッシャ６３５が両者間に介在しているため、太陽歯車６３１及び出力軸７と、第３ワッシャ６３５との相対回転摺動による摩耗を抑制できる。なお、出力軸７の代わりにキャリア６３４が太陽歯車６３１と摺動する場合、キャリア６３４を樹脂製とする。

このように、ロータ５７の回転力は、減速機構６により減速されたのちに、出力軸７に伝達される。さらに出力軸７の回転移動は、送りねじ機構９を介してねじ軸９２の上昇移動に変換されるので、コイルばね７０のばね力によって付勢された弁体４はねじ軸９２の上昇に追従し、弁体４のテーパ面４３が弁座３１から離間して冷媒の通過を許容する。これにより第２横開口２３からオリフィスを通過して弁室ＶＣに進入した冷媒は、第１横開口２２を通過して電動弁１の外部へと流出する。なお、第１横開口２２から弁室ＶＣを通過して、第２横開口２３に冷媒が流れるようにしてもよい。

一方、閉弁信号に応じて外部電源から端子５９を介して逆特性の電力が供給されると、以上とは逆の動作により、コイルばね７０のばね力に抗して弁体４が下降し、テーパ面４３が弁座３１に着座して冷媒の通過を阻止するようになっている。これにより、第１横開口２２と第２横開口２３との間における冷媒の流れが遮断される。

以上の実施形態において、太陽歯車６１１及びキャリア６１４、太陽歯車６２１及びキャリア６２４、太陽歯車６３１及び出力軸７を樹脂製とし、第１ワッシャ６１５、第２ワッシャ６２５、第３ワッシャ６３５を金属製としている。これに対し、太陽歯車６１１及びキャリア６１４、太陽歯車６２１及びキャリア６２４、太陽歯車６３１及び出力軸７を金属製とし、第１ワッシャ６１５、第２ワッシャ６２５、第３ワッシャ６３５を樹脂製としてもよい。

なお、ワッシャを用いない場合、各減速部の構成部品の素材を、以下に示す設定例（１）、（２）のように設定できる。これにより異種素材部品同士の摺動を行うことができるため、摩耗を抑制できる。

設定例（１）
第１段減速部６１の太陽歯車６１１：樹脂
第１段減速部６１のキャリア６１４(及び第２段減速部６２の太陽歯車６２１)：金属
第２段減速部６２のキャリア６２４(及び第３段減速部６３の太陽歯車６３１)：樹脂
出力軸７(または第３段減速部６３のキャリア６３４)：金属

設定例（２）
第１段減速部６１の太陽歯車６１１：金属
第１段減速部６１のキャリア６１４(及び第２段減速部６２の太陽歯車６２１)：樹脂
第２段減速部６２のキャリア６２４(及び第３段減速部６３の太陽歯車６３１)：金属
出力軸７(または第３段減速部６３のキャリア６３４)：樹脂

（変形例）
図３は、変形例にかかる電動弁の減速機構の一部を拡大して示す縦断面図である。ここでは、軸部材８と、第１段減速部のキャリア６１４Ａと、第１ワッシャ６１５Ａとを示す。軸部材８が金属製であり、また第１ワッシャ６１５Ａが同種の金属製である場合、軸部材８と第１ワッシャ６１５Ａとが摺動することで、両者に摩耗が発生するおそれがある。

そこで、本変形例においては、第１ワッシャ６１５Ａの内径を、軸部材８の外径よりも大きくし、かつ軸部材８が貫通するキャリア６１４Ａの貫通孔６１４Ａａに対して同軸になるよう、第１ワッシャ６１５Ａを同軸に配置固定する。第１ワッシャ６１５Ａは、キャリア６１４Ａに対して接着やインサート成形を用いて位置決め固定することができる。

本変形例によれば、軸部材８の外周と第１ワッシャ６１５Ａの内周との間に隙間が形成されるため、お互いに摺動することはなく、両者の摩耗を抑制できる。なお、第１ワッシャ６１５Ａを、貫通孔６１４Ａａに対して同軸に配置するために、例えば第１ワッシャ６１５Ａと同径の環状凹部をキャリア６１４Ａの上面に形成して、該環状凹部に第１ワッシャ６１５Ａを嵌合させてもよい。あるいはキャリア６１４Ａの上面に貫通孔６１４Ａａを取り巻く環状凸部を形成し、該環状凸部に第１ワッシャ６１５Ａの内周を嵌合させてもよい。

上述の構成は、第１ワッシャ６１５Ａに限られず、第２ワッシャおよび第３ワッシャにおいても、同様に適用できる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態にかかる電動弁１Ｂを示す縦断面図である。図５は、本実施形態にかかる電動弁１Ｂの減速機構６Ｂの周辺を示す図である。本実施形態の電動弁１Ｂは、上述した実施形態に対して、出力軸７Ｂ、軸部材８Ｂ及び減速機構６Ｂの構成のみが異なる。それ以外の構成は、上述した実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態において、出力軸７Ｂは、上面に軸部材と嵌合する孔を有しておらず、上面は平坦となっている。軸部材８Ｂは、減速機構６Ｂを貫通しておらず、第１段減速部６１Ｂのキャリア６１４Ｂに当接している。減速機構６Ｂは、ロータ５７の内周側において、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ｂと、第２段減速部６２Ｂと、第３段減速部６３Ｂとを有する。

図５に示すように、第１段減速部６１Ｂは、ロータ支持部材５６に一体に形成された太陽歯車６１１Ｂと、固定リング歯車６１２の上部と、太陽歯車６１１Ｂと固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６１３Ｂと、遊星歯車６１３Ｂを回転自在に支持するキャリア６１４Ｂとを有し、これらにより第１段遊星歯車式減速機構を構成する。

太陽歯車６１１Ｂの下面と、キャリア６１４Ｂの上面との間には、環状の第１ワッシャ６１５Ｂが配置されている。本実施形態では、太陽歯車６１１Ｂとキャリア６１４Ｂとが樹脂製であり、第１ワッシャ６１５Ｂが金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。このため太陽歯車６１１Ｂ及びキャリア６１４Ｂと、第１ワッシャ６１５Ｂとの相対回転摺動による摩耗を抑制できる。なお、キャリア６１４Ｂを軸部材８Ｂが貫通していないが、キャリア６１４Ｂが支持する複数の遊星歯車６１３Ｂが固定リング歯車６１２に噛合しつつ公転するため、キャリア６１４Ｂは振れ回ることなく軸線Ｌ回りに回動する。

第２段減速部６２Ｂは、第１段減速部６１Ｂのキャリア６１４Ｂから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１Ｂと、固定リング歯車６１２の中間部と、太陽歯車６２１Ｂと固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６２３Ｂと、遊星歯車６２３Ｂを回転自在に支持するキャリア６２４Ｂとを有し、これらにより第２段遊星歯車式減速機構を構成する。

太陽歯車６２１Ｂの下面と、キャリア６２４Ｂの上面との間には、両面が平坦な円盤状の第２円板６２５Ｂが配置されている。本実施形態では、太陽歯車６２１Ｂとキャリア６２４Ｂとが樹脂製であり、第２円板６２５Ｂが金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。このため太陽歯車６２１Ｂ及びキャリア６２４Ｂと、第２円板６２５Ｂとの相対回転摺動による摩耗を抑制できる。なお、キャリア６２４Ｂを軸部材８Ｂが貫通していないが、複数の遊星歯車６２３Ｂが固定リング歯車６１２に噛合しつつ公転するため、キャリア６２４Ｂは振れ回ることなく軸線Ｌ回りに回動する。

第３段減速部６３Ｂは、第２段減速部６２Ｂのキャリア６２４Ｂから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６３１Ｂと、固定リング歯車６１２の下部と、太陽歯車６３１Ｂと固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに噛合する遊星歯車６３３Ｂと、遊星歯車６３３Ｂを回転自在に支持するキャリア６３４Ｂとを有し、これらにより第３段遊星歯車式減速機構を構成する。

出力軸７Ｂの上端は、キャリア６３４Ｂの中央に形成された中央開口に嵌合固定され、両者は一体的に回転可能となっている。

太陽歯車６３１Ｂの下面と、出力軸７Ｂの上面との間には、両面が平坦な円盤状の第３円板６３５Ｂが配置されている。本実施形態では、太陽歯車６３１Ｂと出力軸７Ｂが樹脂製であり、第３円板６３５Ｂが金属製であり、すなわちこれらは異種素材から形成されている。このため太陽歯車６３１Ｂ及び出力軸７Ｂと、第３円板６３５Ｂとの相対回転摺動による摩耗を抑制できる。なお、キャリア６３４Ｂを軸部材８Ｂが貫通していないが、複数の遊星歯車６３３Ｂが固定リング歯車６１２に噛合しつつ公転するため、キャリア６３４Ｂは振れ回ることなく軸線Ｌ回りに回動する。

以上の実施形態において、太陽歯車６１１Ｂ及びキャリア６１４Ｂ、太陽歯車６２１Ｂ及びキャリア６２４Ｂ、太陽歯車６３１Ｂ及び出力軸７Ｂを樹脂製とし、第１ワッシャ６１５Ｂ、第２円板６２５Ｂ、第３円板６３５Ｂを金属製としている。これに対し、太陽歯車６１１Ｂ及びキャリア６１４Ｂ、太陽歯車６２１Ｂ及びキャリア６２４Ｂ、太陽歯車６３１Ｂ及び出力軸７Ｂを金属製とし、第１ワッシャ６１５Ｂ、第２円板６２５Ｂ、第３円板６３５Ｂを樹脂製としてもよい。また、第１ワッシャ６１５Ｂを樹脂製とする場合、その他のワッシャと同様に円盤状として、軸部材８の下端を当接させてもよい。本実施形態では、第１ワッシャ６１５Ｂ及び第２円板６２５Ｂが摺接部材を構成し、第３円板６３５Ｂが摺接部材または最終段摺接部材を構成する。

本実施形態によれば、部品同士のクリアランス分だけ、太陽歯車と、キャリア又は出力軸とが軸線直交方向に変位しうるため、それにより局所的な摩耗を抑制できる。

（変形例）
図６は、変形例にかかる電動弁の減速機構の一部を拡大して示す縦断面図である。ここでは、軸部材８Ｂと、第１段減速部のキャリア６１４Ｃと、第１ワッシャ６１５Ｃとを示す。第２実施形態と同様である軸部材８Ｂが金属製であり、また第１ワッシャ６１５Ｃが同種の金属製である場合、軸部材８Ｂと第１ワッシャ６１５Ｃとが摺動することで、両者に摩耗が発生するおそれがある。

そこで、本変形例においては、第１ワッシャ６１５Ｃを環状とし、その内径を軸部材８の外径よりも大きくし、軸部材８Ｂに対して同軸になるようキャリア６１４Ｃに配置固定する。第１ワッシャ６１５Ｃは、キャリア６１４Ｃに対して接着やインサート成形を用いて位置決め固定することができる。

本変形例によれば、軸部材８Ｂの外周と第１ワッシャ６１５Ｃの内周との間に隙間が形成されるため、お互いに摺動することはなく、両者の摩耗を抑制できる。なお、第１ワッシャ６１５Ｃを、軸部材８Ｂに対して同軸に配置するために、例えば第１ワッシャ６１５Ｃと同径の環状凹部をキャリア６１４Ｃの上面に形成して、該環状凹部に第１ワッシャ６１５Ｃを嵌合させてもよい。あるいはキャリア６１４Ｃの上面に軸部材８Ｂを取り巻く環状凸部を形成し、該環状凸部に第１ワッシャ６１５Ｃの内周を嵌合させてもよい。

上述した実施形態では、減速機構が３組の遊星歯車機構を有しているが、２組又は４組以上の遊星歯車機構を有するようにしてもよい。また、遊星歯車機構の少なくとも１つを不思議遊星歯車機構としてもよい。

本明細書は、以下の発明の開示を含む。
（発明Ａ）
弁座を有する弁本体と、
ロータを有するモータと、
前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、
前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、
前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、
を備えた電動弁において、
前記遊星歯車式減速機構は、
前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、
前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、
前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、
を備え、
前記太陽歯車と前記キャリアとの間に、摺接部材が配置され、
前記太陽歯車は第１種の素材から形成され、前記摺接部材は第２種の素材から形成され、前記第１種の素材と前記第２種の素材とは異っている、
ことを特徴とする電動弁。

(発明Ｂ)
前記太陽歯車、前記摺接部材及び前記キャリアを、軸部材が貫通している、
ことを特徴とする発明Ａの電動弁。

(発明Ｃ)
前記摺接部材は円盤状である、
ことを特徴とする発明Ａの電動弁。

(発明Ｄ)
前記電動弁は、複数段の前記遊星歯車式減速機構を有し、
複数段の前記遊星歯車式減速機構が有する複数の前記キャリアはいずれも前記第１種の素材から形成され、
Ｎ段の前記遊星歯車式減速機構の前記キャリアが、（Ｎ＋１）段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車と一体である、
ことを特徴とする発明Ａ～Ｃのいずれかの電動弁。

(発明Ｅ)
最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記キャリアは、前記出力軸と接合されており、
前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車と、前記出力軸との間に、最終段摺接部材が配置され、
前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車及び前記出力軸は、前記第１種の素材から形成され、前記最終段摺接部材は前記第２種の素材から形成されている、
ことを特徴とする発明Ｄの電動弁。

(発明Ｆ)
前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車及び前記最終段摺接部材を軸部材が貫通し、前記軸部材は前記出力軸に形成された孔に嵌合している、
ことを特徴とする発明Ｄの電動弁。

(発明Ｇ)
前記最終段摺接部材は円盤状である、
ことを特徴とする発明Ｄの電動弁。

(発明Ｈ)
前記第１種の素材と前記第２種の素材のうち一方が樹脂であり、他方が金属である、
ことを特徴とする発明Ａ～Ｇのいずれかの電動弁。

（発明Ｉ）
弁座を有する弁本体と、
ロータを有するモータと、
前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、
前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、
前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、
を備えた電動弁において、
前記遊星歯車式減速機構は、
前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、
前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、
前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、
前記太陽歯車と前記キャリアを貫通して回転可能に保持する軸部材と、
を備え、
前記遊星歯車式減速機構は複数設けられ、前記軸部材は複数の前記遊星歯車式減速機構に共通に使用され、
前記太陽歯車と前記キャリアとの間において前記軸部材が貫通するようにして、環状のワッシャが配置され、
前記太陽歯車は樹脂素材から形成され、前記ワッシャ及び前記軸部材は金属素材から形成され、
前記ワッシャの内径は、前記軸部材の外径よりも大きく、前記軸部材と前記ワッシャとの間に隙間又は前記キャリアの一部が介在するように、前記ワッシャは前記キャリアに固定されている、
ことを特徴とする電動弁。

１，１Ｃ 電動弁
２ 弁本体
３ キャン
４ 弁体
５ ステッピングモータ
６，６Ｂ 減速機構
７ 出力軸
８ 軸部材
９ 送りねじ機構
６１，６１Ｂ 第１段減速部
６１１，６１１Ｂ 太陽歯車
６１２ 固定リング歯車
６１３，６１３Ｂ 遊星歯車
６１４，６１４Ｂ キャリア
６１５，６１５Ｂ 第１ワッシャ
６２，６２Ｂ 第２段減速部
６２１，６２１Ｂ 太陽歯車
６２３，６２３Ｂ 遊星歯車
６２４，６２４Ｂ キャリア
６２５ 第２ワッシャ
６２５Ｂ 第２円板
６３，６３Ｂ 第３段減速部
６３１，６３１Ｂ 太陽歯車
６３３，６３３Ｂ 遊星歯車
６３４，６３４Ｂ キャリア
６３５ 第３ワッシャ
６３５Ｂ 第３円板

Claims (9)

1. 弁座を有する弁本体と、
   ロータを有するモータと、
   前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、
   前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、
   前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、
   を備えた電動弁において、
   前記遊星歯車式減速機構は、
   前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、
   前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、
   前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、
   を備え、
   前記太陽歯車と前記キャリアとの間に、摺接部材が配置され、
   前記太陽歯車は第１種の素材から形成され、前記摺接部材は第２種の素材から形成され、前記第１種の素材と前記第２種の素材とは異っている、
   ことを特徴とする電動弁。
2. 前記太陽歯車、前記摺接部材及び前記キャリアを、軸部材が貫通している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記摺接部材は円盤状である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
4. 前記電動弁は、複数段の前記遊星歯車式減速機構を有し、
   複数段の前記遊星歯車式減速機構が有する複数の前記キャリアはいずれも前記第１種の素材から形成され、
   Ｎ段の前記遊星歯車式減速機構の前記キャリアが、（Ｎ＋１）段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車と一体である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
5. 最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記キャリアは、前記出力軸と接合されており、
   前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車と、前記出力軸との間に、最終段摺接部材が配置され、
   前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車及び前記出力軸は、前記第１種の素材から形成され、前記最終段摺接部材は前記第２種の素材から形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
6. 前記最終段の前記遊星歯車式減速機構の前記太陽歯車及び前記最終段摺接部材を軸部材が貫通し、前記軸部材は前記出力軸に形成された孔に嵌合している、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
7. 前記最終段摺接部材は円盤状である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
8. 前記第１種の素材と前記第２種の素材のうち一方が樹脂であり、他方が金属である、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の電動弁。
9. 弁座を有する弁本体と、
   ロータを有するモータと、
   前記ロータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車式減速機構と、
   前記弁座に対して接離する軸線方向に移動可能な弁体と、
   前記出力軸の回転移動を前記弁体の軸線方向移動に変換する送りねじ機構と、
   を備えた電動弁において、
   前記遊星歯車式減速機構は、
   前記ロータからの回転力が伝達される太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛合する遊星歯車と、
   前記遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと、
   前記遊星歯車に噛合し、前記弁本体側に固定された環状のリングギヤと、
   前記太陽歯車と前記キャリアを貫通して回転可能に保持する軸部材と、
   を備え、
   前記遊星歯車式減速機構は複数設けられ、前記軸部材は複数の前記遊星歯車式減速機構に共通に使用され、
   前記太陽歯車と前記キャリアとの間において前記軸部材が貫通するようにして、環状のワッシャが配置され、
   前記太陽歯車は樹脂素材から形成され、前記ワッシャ及び前記軸部材は金属素材から形成され、
   前記ワッシャの内径は、前記軸部材の外径よりも大きく、前記軸部材と前記ワッシャとの間に隙間又は前記キャリアの一部が介在するように、前記ワッシャは前記キャリアに固定されている、
   ことを特徴とする電動弁。
   
   

Images