JP2553253B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車の空調
システム、給湯器の流量調整弁、冷凍システムの膨張弁
等に用いられる電動弁に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】図８に従来の電動弁を示す。この電動弁
は、バルブボディ11に流体管路12，13の途中に位置する
弁座部14が設けられ、この弁座部14に対向して弁体15が
接離自在に設けられ、この弁体15を接離方向に駆動する
推進軸16が、ギアケース17のカバー18と嵌合する非円形
断面の回転規制部19により回転を規制されており、この
推進軸16にギア21a ，21b ，21c からなるギア列21の最
終ギア21c が螺合され、このギア列21の最初のギア21a
に、電動モータ22の駆動軸23が一体に嵌着されている。

【０００４】そうして、この種の電動弁は、制御精度を
上げるために、電動モータ22の回転をギア列21にて複数
段に減速し、最終ギア21c の回転運動をこの最終ギア21
c と螺合するねじや螺旋形状を有する推進軸16にて直進
運動に変換し、弁体15の開度を調整している。

【０００５】その場合、弁体15の全開および全閉の位置
を規制する手段として、推進軸16にストッパピン24を固
着し、全開および全閉対応位置に係止部25，26を設け、
推進軸16の軸方向移動量を規制している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来の推進軸規制
構造によると、ストッパピン24が係止部25，26に当たっ
て、推進軸16の軸方向移動が規制されると、モータ22か
ら発生し減速ギア列21で増幅されて大きくなった回転ト
ルクが最終ギア21c と推進軸16との螺合部27に作用し、
この螺合部27にて強力な締付け摩擦力が発生し、次に電
動モータ22を逆転させようとしても容易に動作しないロ
ック現象が発生している。

【０００７】そのため、逆転時は、電動モータ22に供給
する電流を増加してロック状態を外す操作を行う必要が
ある。この場合、電源回路が複雑となり、さらにモータ
自体も回転トルクを大きくするため大型のものを使用し
ている。

【０００８】また、前記螺合部27に作用する締付け摩擦
力は、ねじのピッチを小さくする程、強く発生するた
め、通常は、かなり大きな特殊ピッチが用いられる。そ
のため、ギア21c の回転当たりの推進軸16の移動量が大
きくなってしまい、流量分解能が荒くなる問題点もあ
り、実用的でない。

【０００９】さらに、前記弁体15の開度を変更する場合
は、構造上、係止部25，26の位置を容易に変更できず、
また、弁体15の開度を大きく設定する場合は、係止部2
5，26間の高さ寸法が大きくなり、この電動弁が大型に
なってしまう問題もある。

【００１０】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、全開弁状態または全閉弁状態においてギアと推進
軸との螺合部にて締付け摩擦力が発生しないようにし
て、この螺合部でのロック現象の発生による逆転時の弊
害を除き、さらに流量分解能を向上させ、また弁体の開
度に関連する問題を解決することを目的とするものであ
る。

【００１１】〔発明の構成〕

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、流体管路12，13の途中に位置する弁座部14が設けら
れたバルブボディ11と、このバルブボディ11の弁座部14
に対向して接離自在に設けられた弁体15と、回転を規制
され前記弁体15を接離方向に駆動する推進軸16と、この
推進軸16に螺合されたギア21c を有するギア列21と、こ
のギア列21を駆動する電動モータ22とから成る電動弁に
おいて、前記ギア列21にて相互に噛合する二つのギア21
b ，21c の周縁部に、相互に対向されたときのみ係合し
てギア列21の回転を規制するストッパ41，42がそれぞれ
設けられた電動弁である。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
電動弁において、ストッパ41，42の少なくとも衝突部分
が緩衝部材41b ，42bにより形成されたものである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の電動弁において、相互に噛合する二つのギア21
b ，21c の少なくとも一方の周縁部に沿って複数の孔7
2，73が設けられ、この複数の孔72，73にピン状のスト
ッパ41，42が選択的に嵌着されたものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明は、相互に噛合する二つ
のギア21b ，21c に設けられたストッパ41，42がギアの
回転途中で衝突することにより、ギア21c の回転が停止
され、推進軸16の移動が停止され、弁体15が全開弁状態
または全閉弁状態となる。ギア21b ，21c の歯数、スト
ッパ41，42の位置および数等により決まる回転数だけギ
ア21b ，21c が逆方向に回転すると、両方のストッパ4
1，42が再び衝突してギア21c の回転が止められる。こ
のとき、電動モータ22から発生した回転トルクは、二つ
のギア21b ，21c に設けられたストッパ41，42間で係止
され、ギア21c と推進軸16との螺合部27まで伝達されな
いので、この螺合部27での締付け摩擦力の発生はなく、
したがって、推進軸16の小さなねじピッチにより、流量
分解能を精度良くすることができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、相互に噛合する
二つのギア21b ，21c に設けられたストッパ41，42が互
いに衝突する際の振動および衝撃音の発生が、緩衝部材
41b，42b により防止される。

【００１７】請求項３に記載の発明は、複数の孔72，73
に嵌着されるストッパ41，42の位置または数を選択する
ことにより、規制される回転数を調整する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図７に示される実施
例を参照して詳細に説明する。なお、図８の従来例と同
様の部分には同一符号を付する。

【００１９】図１（Ａ）に示されるように、この電動弁
は、バルブボディ11に流体管路12，13の途中に位置する
弁座部14が設けられ、この弁座部14に対向して弁体15が
接離自在に設けられ、この弁体15を接離方向に駆動する
推進軸16が、ギアケース17のカバー18と嵌合する非円形
断面の回転規制部19により回転を規制されている。

【００２０】この推進軸16の上部には螺合部27が形成さ
れ、この螺合部27にギア21a ，21b，21c からなるギア
列21の最終ギア21c が螺合され、そして、このギア列21
の最初のギア21a に、電動モータ22の駆動軸23が一体に
嵌着されている。ギア列21の中間ギア21b は、シャフト
28により前記ギアケース17とカバー18との間に回転自在
に軸支され、ギア21a ，21c と噛合している。

【００２１】前記推進軸16の下部には弁室31の内部で上
下動される弁体保持部32が一体に設けられ、この弁体保
持部32により前記弁体15が軸方向摺動自在に保持され、
スプリング33により下方へ押付けられている。弁体15を
下降した時にこのスプリング33が圧縮されて確実な閉弁
状態が得られる。

【００２２】さらに、前記バルブボディ11と前記ギアケ
ース17との間にはホルダ34が介在されており、このホル
ダ34とバルブボディ11との間および推進軸16との間に設
けられたＯリング35，36により、バルブボディ11の弁室
31が気密または液密に保たれている。

【００２３】図１（Ａ）および（Ｂ）に示されるよう
に、前記ギア列21にて相互に噛合する二つのギア21b ，
21c の周縁部の上面には、回転途中で相互に対向された
ときのみ係合してギア列の回転を規制するストッパ41，
42がそれぞれ一体に設けられている。

【００２４】次に、図２を参照してギア列での回転規制
の原理を説明する。

【００２５】具体例として、中間ギア21b の歯数Ｚb を
３５枚、最終ギア21c の歯数Ｚc を５６枚とした場合、
Ａに示されるようにストッパ41，42が互いに衝突された
位置にギア21b ，21c を設置すれば、ギアを矢印方向に
逆回転（Ｂで最終ギア21c を１回転、Ｃで最終ギア21c
を２回転、Ｄで最終ギア21c を３回転、Ｅで最終ギア21
c を４回転、Ｆで最終ギア21c を５回転）させると、両
方のギア21b ，21c の最小公倍数すなわち歯数の２８０
枚目にて、Ｆに示されるようにストッパ41，42が再び衝
突することになる。

【００２６】この歯数２８０枚目は、回転数に換算する
と、中間ギア21b が８回転、最終ギア21c が５回転する
ことになる。すなわち、中間ギア21b が８回転したと
き、最終ギア21c が５回転して、この最終ギア21c と螺
合する推進軸16に所定の軸方向ストロークが得られるこ
とになる。

【００２７】下記の表１に、ギア回転数とギア21b ，21
c の進み歯数との関係を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】次に、図１および図２に示される実施例の
作用を説明する。

【００３０】図２Ａに示されるように中間ギア21b のス
トッパ41と最終ギア21c のストッパ42とが相互に当接さ
れた状態では、図１Ａに示されるように最終ギア21c に
螺合している推進軸16の一端部に内設されている弁体15
は、スプリング33の荷重にて弁座部14に当接されて閉弁
状態となっている。

【００３１】電動モータ22により最初のギア21a が図１
Ｂにて反時計方向に回転されると、このギア21a から中
間ギア21b を経て最終ギア21c に回転が減速伝達され、
この最終ギア21c の回転運動は螺合部27により推進軸16
の直進運動に変換され、推進軸16は上方へ移動し、弁体
15は開弁動作される。

【００３２】そして、図２Ｆで示されるように最終ギア
21c が５回転したところで、中間ギア21b のストッパ41
と最終ギア21c のストッパ42とが再び衝突して最終ギア
21cの回転が止められ、弁体15は全開状態で停止され
る。

【００３３】このようにして、中間ギア21b のストッパ
41と最終ギア21c のストッパ42とにより、弁体15の全開
状態および全閉状態が規制される。

【００３４】次に、前記説明では、最終ギア21c の最大
回転数が５回転であるが、ストッパの数および位置を変
更することにより、最大回転数内で任意に最終ギア21c
の回転数を設定できる。

【００３５】例えば、図３および図４にて、一つのギア
に複数個のストッパを用いることにより、任意の回転数
を設定することができる例を説明する。

【００３６】図３Ａに示されるように、中間ギア21b に
ストッパ41とともに，このストッパ41から歯数５６枚目
の位置にストッパ43を設けることにより、Ｂに示される
ように最終ギア21c （歯数５６枚）を１回転で係止する
ことができる。

【００３７】また、図４Ａに示されるように、中間ギア
21b にストッパ41とともに，このストッパ41から歯数１
１２枚目の位置にストッパ44を設けることにより、最終
ギア21c （歯数５６枚）を２回転（Ｂで最終ギア21c を
１回転、Ｃで最終ギア21c を２回転）で係止することが
できる。

【００３８】なお、以上の具体例では、中間ギア21b の
歯数Ｚb を３５枚、最終ギア21c の歯数Ｚc を５６枚と
して説明したが、中間ギア21b の歯数Ｚb と、最終ギア
21cの歯数Ｚc とを選択して組合わせることにより、最
終ギア21c の最大回転数も任意に設定できる。

【００３９】次に、図５は弁構造が異なる本発明の他の
実施例を示す。

【００４０】この図５において、ギア列21による駆動機
構は、図１に示されたものと同様であるから、その説明
は省略する。バルブボディ11の上部に一体的に設けられ
たガイド51と、弁軸52に嵌着されたリテーナ53との間に
設けられた圧縮スプリング54の反発力によって、弁軸52
の下部にワッシャ55，56により取付けられている弁体15
が、対向する弁座部14に当接され、閉弁状態が保たれて
いる。

【００４１】さらに、弁室31の上部はダイアフラム57に
より密閉されている。このダイアフラム57の外周縁はプ
レート58とホルダ59とにより挟持され、ダイアフラム57
の内周部はダイアフラム押え60によって弁軸52の凹溝61
に嵌着されている。

【００４２】そうして、前記ダイアフラム57の受圧面積
は、弁体15の受圧面積と等しく設定されているので、流
体管路12より弁室31に流入した流体の圧力は、ダイアフ
ラム57と弁体15とで相殺される。したがって、弱いスプ
リング54の荷重でも弁体15を閉じることができる。

【００４３】このため、推進軸16に加わるスラスト荷重
はスプリング54の弱い荷重のみであるから、最終ギア21
c と推進軸16との螺合部27に加わる力は小さく、この点
でも螺合部27に締付け摩擦力が発生しにくい。

【００４４】次に、図６は、少なくとも衝突部分が緩衝
部材により形成されたストッパを示すものである。

【００４５】図６ＡおよびＢは、中間ギア21b にストッ
パ本体41aを一体に設けるとともに、このストッパ本体4
1a の外周面にゴム管等の緩衝部材41b を固着し、同様
に、最終ギア21c にストッパ本体42a を一体に設けると
ともに、このストッパ本体42a の外周面にゴム管等の緩
衝部材42b を固着したものである。

【００４６】そうして、相互に噛合する二つのギア21b
，21c に設けられたストッパ41，42が互いに衝突する
際の振動および衝撃音の発生が、前記緩衝部材41b ，42
b により防止される。

【００４７】図６Ｃは、ゴム等の緩衝部材により成形さ
れたストッパ42c を、ギア21c のストッパ嵌着溝71に挿
着した例を示すものである。

【００４８】次に、図７は、相互に噛合する二つのギア
21b ，21cの周縁部に沿って複数の孔72，73が設けら
れ、この孔72，73にピン状のストッパ41，42が選択的に
嵌着されるものである。なお、この複数の孔72，73は、
相互に噛合する二つのギア21b，21c の一方のみに設け
てもよい。

【００４９】そうして、複数の孔72，73の中から回転規
制量に応じた孔を選択し、この孔72，73に挿着されるス
トッパ41，42の位置または数を選択することにより、規
制される最終ギア21c の回転数や、両ストッパ41，42が
衝突するギア位置を調整する。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、弁体の
推進軸とギアとの螺合部より駆動側にて、相互に噛合す
る二つのギアの周縁部に回転を規制するストッパが設け
られたから、従来問題となっていた前記螺合部の締付け
摩擦力による逆転時の作動不良といった欠点がなくな
り、電動モータの小型化およびコストダウンを図ること
ができ、電源回路も単純化でき、さらに前記螺合部のね
じピッチを小さくできるため高精度の流量分解能が得ら
れる。

【００５１】請求項２に記載の発明によれば、ストッパ
の少なくとも衝突部分が緩衝部材により形成されたか
ら、ストッパ間の衝突時に起こる振動および衝撃音の発
生を、この緩衝部材により防止できる。

【００５２】請求項３に記載の発明によれば、相互に噛
合する二つのギアの少なくとも一方の周縁部に沿って複
数の孔が設けられ、この複数の孔にピン状のストッパが
選択的に嵌着されたから、このストッパの位置および数
を容易に変更、選定でき、ギアの規制回転数すなわち弁
開度を自由に設定でき、しかも、弁全体の高さ寸法を変
更する必要もないから、この種の電動弁の小型化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは本発明の一実施例を示す電動弁の断面図で
あり、Ｂはそのギア列の平面図である。

【図２】同上ギア列に設けられたストッパの一連の動作
を示すギアの平面図である。

【図３】同上ストッパの数を増やすことにより最終ギア
が１回転で停止される例を示すギアの平面図である。

【図４】同上ストッパの位置を変更することにより最終
ギアが２回転で停止される例を示すギアの平面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例を示す電動弁の断面図であ
る。

【図６】Ａは本発明に係るストッパに緩衝部材が適用さ
れた例を示すギアの斜視図であり、Ｂはその要部の断面
図であり、Ｃはその変形例である。

【図７】本発明に係るストッパの取付位置が容易に変更
できる例を示すギアの斜視図である。

【図８】従来の電動弁を示す断面図である。

【符号の説明】

11 バルブボディ 12，13 流体管路 14 弁座部 15 弁体 16 推進軸 21 ギア列 21b ，21c ギア 22 電動モータ 41，42 ストッパ 41b ，42b 緩衝部材 72，73 孔

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体管路の途中に位置する弁座部が設け
   られたバルブボディと、このバルブボディの弁座部に対
   向して接離自在に設けられた弁体と、回転を規制され前
   記弁体を接離方向に駆動する推進軸と、この推進軸に螺
   合されたギアを有するギア列と、このギア列を駆動する
   電動モータとから成る電動弁において、前記ギア列にて
   相互に噛合する二つのギアの周縁部に、相互に対向され
   たときのみ係合してギア列の回転を規制するストッパが
   それぞれ設けられたことを特徴とする電動弁。
2. 【請求項２】 ストッパの少なくとも衝突部分が緩衝部
   材により形成されたことを特徴とする請求項１記載の電
   動弁。
3. 【請求項３】 相互に噛合する二つのギアの少なくとも
   一方の周縁部に沿って複数の孔が設けられ、この複数の
   孔にピン状のストッパが選択的に嵌着されたことを特徴
   とする請求項１または２記載の電動弁。