JP4486802B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

この発明は、電動弁に関し、特に、ステッピングモータ駆動の電動弁に関するものである。

有底円筒形状のケースの開口端に当該ケースを密閉に蓋する円盤状の蓋部材（ベースプレート）が固着固定され、ケース内に、弁体、ステッピングモータのロータが配置され、ケースの外周にステッピングモータのステータコイル組立体がはめ込み装着され、蓋部材側に弁ポートが設けられ、ステッピングモータによって弁体を駆動する電動弁は知られている（例えば、特許文献１）。

上述のようなステッピングモータ駆動の電動弁では、位相合わせ、反転相合わせ、弁開点位置合わせ等のために、ステータコイル組立体がケース外周に対して周方向（磁極配置方向）に取付決めされた位置に装着される必要がある。この周方向の位置決め構造としては、ステータコイル組立体に一体的に設けられた位置決め片の先端凸形状部を弁ハウジングの外壁に形成された位置決め凹部に係合させるもの（例えば、特許文献２、３）、ステータコイル組立体に取り付けられた二股状係止片を弁ハウジングに固定の管継手に跨ぎ係合させるもの（例えば、特許文献３）、ステータコイル組立体に取り付けられた二股状係止片を弁ハウジングの外壁に打ち込み装着されたスプリングピン等による位置決めピンに係合させるもの（例えば、特許文献４）などがある。

更に、弁ハウジング外壁の位置決め凹部を弁ハウジング外壁の周方向に複数個設け、選択された一つの位置決め凹部に位置決め片の先端凸形状部を係合させることにより、あるいは二股状係止片を有する取付金具をステータコイル組立体の周方向に取付位置変更可能に取り付けることにより、ステータコイル組立体のリード線引き出し位置（コネクタ位置）を弁ハウジングに対して周方向に変更可能にしたものがある（例えば、特許文献３、４）。
特開２００２−１４７９００号公報 特開平８−３１２８２３号公報 特開２０００−７４２４５号公報 特開２００１−３２９５４号公報

ステータコイル組立体に設けられた位置決め片の先端凸形状部を弁ハウジング外壁の位置決め凹部に係合させるものでは、回転耐力の不足、不安定性があり、充分な取付強度（位置保持強度）を得る構造にすることが難しい。また、この凹凸係合だけで、ステータコイル組立体の抜け止め（軸線方向位置決め）を行おうとすると、充分な抜け止め強度を確保することが難しい。

ステータコイル組立体に取り付けられた二股状係止片を弁ハウジングに固定の管継手に跨ぎ係合させるものでは、管継手の位置によってステータコイル組立体の周方向位置が一義的に決まり、ステータコイル組立体のリード線引き出し位置（コネクタ位置）を変更可能な構造にすることができない。また、管継手の取付精度を高めないと、ステータコイル組立体の所要の周方向取付位置精度を得ることができない。

ステータコイル組立体に取り付けられた二股状係止片を弁ハウジングの外壁に打ち込み装着された位置決めピンの両側に係合させるものでは、位置決めピンの打ち込み作業が必要で、部品点数、組立工数が増える。また、ステータコイル組立体の所要の周方向取付位置精度を得るためには、位置決めピンと弁ハウジング外壁のピン孔の双方の寸法精度、加工精度及び組立精度が要求される。ピン抜けが生じないためにも、寸法管理が難しい。

この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、部品点数、組立工数の増加を招くことなく充分な取付強度を得ることができると共に、簡単にステータコイル組立体の所要の周方向取付位置精度を確保でき、また、簡便にステータコイル組立体のリード線引き出し位置を変更可能な構造にすることができる電動弁を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、この発明による電動弁は、有底円筒形状のケースと、前記ケースの開口端に固着されて当該ケースを密閉に蓋する蓋部材とを有し、前記ケース内に、弁体、ステッピングモータのロータが配置され、前記ケースの外周に前記ステッピングモータのステータコイル組立体がはめ込み装着され、前記蓋部材側に弁ポートが設けられ、前記ステッピングモータによって前記弁体を駆動する電動弁において、前記蓋部材は、円盤板状をなした打ち抜きプレス成形品であり、前記蓋部材の外周部には舌片状の突起部が前記蓋部材の径方向に突出されて打ち抜きプレス成形によって一体形成され、前記ステータコイル組立体に二股状係合片が取り付けられており、前記二股状係合片はその二股部が前記突起部の両側を跨ぐよう前記突起部に係合して前記ステータコイル組立体を所定の周方向位置に回り止め固定している。

この発明による電動弁では、前記突起部を前記蓋部材の外周部の周方向の複数位置に形成し、複数個の突起部より選択された一つの突起部に前記二股状係合片を係合させる構造とすることができる。

また、この発明による電動弁は、更に、前記二股状係合片が前記ステータコイル組立体の下底面部に接合される円環状取付部材に形成され、前記ステータコイル組立体の下底面と前記円環状取付部材の外周部の何れか一方に、少なくとも一つの凹凸係合部が、他方に、その周方向の複数位置に凹凸係合部が各々形成され、前記ステータコイル組立体の凹凸係合部と前記円環状部材の凹凸係合部との凹凸係合によって当該円環状部材が前記ステータコイル組立体に対して周方向取付位置を変更可能に取り付けられている。

この発明による電動弁は、更に、前記円環状取付部材に、前記蓋部材の外周部に軸線方向に逆止係合する逆止係合爪が設けられている。

この発明による電動弁は、更に、前記円環状取付部材に、弁装置取付用の取付片（マウントブラケット）を一体形成することができる。

この発明による電動弁によれば、ステータコイル組立体に取り付けられた二股状係合片は、その二股部が円盤板状の蓋部材の外周部に蓋部材の径方向に突出されて打ち抜きプレス成形によって一体形成された突起部を両側から挟み込むように突起部に係合してステータコイル組立体を所定の周方向位置に回り止め固定するから、部品点数、組立工数の増加を招くことなく充分な取付強度を得ることができると共に、凹凸係合に比して、ステータコイル組立体を、ケースと共に本体側をなす蓋部材に充分な取付強度をもって周方向位置決め状態で固定できる。

また、二股状係合片が係合する突起部は、円盤板状をなした打ち抜きプレス成形品である蓋部材の外周部に蓋部材の径方向に突出されて打ち抜きプレス成形によって一体形成されているから、二股状係合片が弁ハウジングに取り付けられた管継手やスプリングピンに係合する場合に比して、ステータコイル組立体の所要の周方向取付位置精度を容易に確保することができる。

この発明による電動弁によれば、前記突起部を前記蓋部材の外周部の周方向の複数位置に形成し、複数個の突起部より選択された一つの突起部に前記二股状係止片を係合させる構造とすれば、二股状係止片を係合させる突起部を選ぶことにより、ステータコイル組立体のリード線引き出し位置が変更可能になる。

この発明による電動弁によれば、ステータコイル組立体の凹凸係合部と円環状部材の凹凸係合部との凹凸係合によって円環状部材のステータコイル組立体に対して周方向取付位置を変更でき、ステータコイル組立体に対する円環状部材の取付部でも、ステータコイル組立体のリード線引き出し位置を変更できる。

この発明による電動弁によれば、円環状取付部材に設けられた逆止係合爪が蓋部材の外周部に軸線方向に逆止係合することにより、凹凸係合だけである場合に比して、ステータコイル組立体の抜け止め（軸線方向位置決め）が確実に行われ、充分な抜け止め強度を確保できる。

この発明による電動弁によれば、更に、前記円環状取付部材に、弁装置取付用の取付片を一体形成すること、部品点数を増加することなく、取付片によって電動弁を取り付けることができる。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１〜図６はこの発明による電動弁の一つの実施形態を示している。

図１に示されているように、電動弁は、固定側部材として、深絞りによる有底円筒形状（キャン状）のケース１０と、円盤板状の蓋部材１１とを有している。蓋部材１１は、ケース１０の開口端１０Ａに、溶接によって気密に固着されてケース１０を密閉に蓋し、ケース１０内に、密閉構造の弁室・ロータ室１２を画定している。

蓋部材１１は、打ち抜きプレス成形品であり、中心位置と中心位置より側方へ偏倚した位置に、各々ポート１３、１４を開口形成されている。蓋部材１１の下底面側には、ポート１３、１４に接続された管継手１５、１６がろう付けされている。

蓋部材１１の上面（弁室・ロータ室１２の側の面）にはエンボス加工部１１Ａと位置決め突起１１Ｂがプレス成形され、これらに係合する状態で、蓋部材１１の上面に弁座板１７が、位置決め配置され、ろう付け等によって蓋部材１１に固定されている。弁座板１７には、ポート１３に整合連通する弁ポート２７と、ポート１４と整合する切欠部１７Ａとが形成されている。この構造により、ポート１４は、弁室・ロータ室１２に常時連通する。

弁座板１７の上面にはプレス成形された三脚籠状（図３参照）の雌ねじ保持具１８が固定装着されている。雌ねじ保持具１８は、弁座板１７の中心位置と同位置に、雌ねじ部材１９を保持している。雌ねじ部材１９は、図３に示されているように、外周部に形成された凹溝１９Ａによって雌ねじ保持具１８の脚部１８Ａに係合して回転止めされ、雌ねじ保持具１８の上部円環部１８Ｂと下部係止爪１８Ｃとに挟まれて軸線方向の移動を阻止されている。

雌ねじ保持具１８の上部には、後述の回転板２８のストッパ部１８Ｄと、抜け止め部１８Ｅとがプレス成形されている。

図１に示されているように、弁室・ロータ室１２内には、ステッピングモータ２０のロータ２１が回転可能に配置されている。ロータ２１は、外周部２１Ａを多極磁化され、内部ボス２１Ｂに棒状の弁体２２をかしめ固定金具２３と共にかしめ固定されている。かしめ固定金具２３は、滑り止めとかしめの確実性のために、図３に示されているように、上下両面と内周面の各々に凹凸を形成されている。なお、かしめ固定金具２３が当接する内部ボス２１Ｂの上面にも、かしめ固定金具２３と同様の凹凸を形成することも、かしめ固定金具２３との間における滑り止めを図る上で有効である。

弁体２２は上端部２２Ａにてロータ２１にかしめ結合されている。弁体２２は、ロータ２１の回転中心位置にあり、雌ねじ部材１９の雌ねじ孔２４とねじ係合する雄ねじ部２５と、弁ポート２７を開閉する流量制御弁部２６とを有している。

弁体２２の外周には、雌ねじ保持具１８の上部円環部１８Ｂと抜け止め部１８Ｅとの間に突起２８Ａを有する回転板２８が遊嵌合している。回転板２８は、突起２８Ａにてロータ２１のキー状突起２１Ｃに当接してロータ２１によって回され、ストッパ部１８Ｄに当接することにより、全開側、全閉側のストッパをなす。

弁体２２は、ロータ２１によって回転駆動され、雄ねじ部２５と雌ねじ部材１９の雌ねじ孔２４とのねじ係合により、軸線方向に移動し、流量制御弁部２６によって弁ポート２７を開閉し、流量制御を定量的に行う。

ケース１０の外周部には、ステッピングモータ２０のステータ組立体２９が位置決め装着されている。ステータ組立体２９は、外凾３０、上下２段のステータコイル３１、複数個の磁極歯３２、電気コネクタ部３３等を有し、封止樹脂３４によって液密封止されている。ステッピングモータ２０は、ステータ組立体２９のステータコイル３１に対する通電より、ロータ２１を分割回転駆動する。

ステータ組立体２９は、ケース１０の外周に嵌合する円形横断面の中央開口２９Ａ（図２参照）を有する円筒状をなしている。外凾３０の下底面部には円環状取付板（ブラケット）３５が取り付けられている。

円環状取付板３５は、プレス成形品であり、図４に示されているように、外周部に複数個の切欠係合部（凹凸係合部）３６Ａを形成された円環部３６と、円環部３６より折曲形成された二股部３７Ａを有する二股状係合片３７と、円環部３６より折曲形成された逆止係合爪部３８Ａ（図５参照）を有する逆止片３８とを一体形成されている。

外凾３０の下底面部には、図２に示されているように、二つの位置決め突起（凹凸係合部）３０Ａと、二つの鈎形の取付係合部３０Ｂとをプレス成形されている。円環状取付板３５は、複数個の切欠係合部３６Ａのうち円環部３６の中心を挟んで対向する二つが、外凾３０の二つの位置決め突起３０Ａに各々凹凸係合し、円環部３６の中心を挟んで対向する二つの外周縁箇所が、二つの取付係合部３０Ｂに各々係合することにより、ステータコイル組立体２９に対して周方向取付位置を変更可能に取り付けられる。

この実施形態では、２０極ステッピングモータへの適用として、図４に示されているように、切欠係合部（凹凸係合部）３６Ａが５の倍数である１０個、等間隔に設けられているので、ステータコイル組立体２９に対する円環状取付板３５の取付位置を、３６度刻みで、任意に変更できる。

図１及び図６に示されているように、円盤板状の蓋部材１１の外周部には舌片状の突起部３９が蓋部材の径方向に突出されて打ち抜きプレス成形によって一体形成されている。突起部３９には円環状取付板３５の二股状係合片３７に形成された二股部３７Ａが両側を跨ぐように係合する。すなわち、二股状係合片３７は、二股片３７Ｂ、３７Ｃによって突起部３９を両側より挟み込み、ステータコイル組立体２９を所定の周方向位置に回り止め固定する。

この回り止め固定構造により、凹凸係合に比して、ステータコイル組立体２９がケース１０と共に本体側をなす蓋部材１１に充分な周方向取付強度をもって周方向位置決め状態で固定される。二股状係合片３７が係合する突起部３９は、蓋部材１１に一体形成されているから、二股状係合片が弁ハウジングに取り付けられた管継手やスプリングピンに係合する場合に比して、ステータコイル組立体２９の周方向取付位置精度を容易に高めることができる。

突起部３９は、打抜きプレス加工により蓋部材１１の外周部に一体形成されているから、部品点数、組立工数の増加を招くことなく充分な取付強度を得ることができると共に、組付誤差がなく、ステータコイル組立体２９の周方向取付位置精度を高く設定できる。

また、円環状取付板３５の逆止片３８に形成された逆止係合爪部３８Ａが蓋部材１１の外周部に軸線方向に逆止係合することにより、ステータコイル組立体２９の抜け止め（軸線方向位置決め）が行われる。この逆止係合による抜け止めは、凹凸係合だけある場合に比して、確実且つ充分な抜け止め強度を得ることができる。

また、蓋部材１１、円環状取付板３５が、ともにプレス成形品であるので、形状の自由度が高く、低コスト化が可能になる。

図７は、この発明による電動弁の他の実施形態の要部を示している。この実施形態では、２０極ステッピングモータへの適用として、突起部３９が蓋部材１１の外周部の周方向の複数位置（５位置、７２度間隔）に形成されており、複数個の突起部３９より選択された一つの突起部３９に、二股状係合片３７の二股部３７Ａが、上述の実施形態と同様に、両側を跨ぐように係合する。

これにより、ステータコイル組立体２９が蓋部材１１に充分な取付強度をもって周方向位置決め状態で固定されると共に、二股状係合片３７を係合させる突起部３９を選ぶことにより、ステータコイル組立体２９のリード線引き出し位置（蓋部材１１に対する電気コネクタ部３３の回転方向の配置位置）が変更可能になる。なお、この配置位置変更は、円環状取付板３５のステータコイル組立体２９に対する周方向取付位置の変更によっても行われ、その組合せによって配置位置変更を行うことができるようになる。

図８は、この発明による電動弁の他の実施形態の要部を示している。この実施形態では、円環状取付板３５に、取付ボルト通し孔４０を明けられた弁装置取付用の取付片（マウントブラケット）４１が一体的に折曲形成されている。

これにより、マウントブラケット等の別部品を必要とすることなく、取付片４１によって電動弁を使用箇所に取り付けることができ、部品点数の削減を図ることができる。

また、この実施形態では、円環状取付板３５の二股状係合片３７の二股部３７Ａの両側の縁部を円環状取付板３５の中心側に折曲することで、二つの逆止係合爪部３８Ａを形成し、これにより、逆止片３８を省略して成形が容易で構造の簡単な構成としている。

この発明による電動弁は、上述の構造による流量制御弁に限られることはなく、ステッピングモータ駆動の種々の型式の流量制御弁にも同様に適用でき、また、ステッピングモータ駆動の種々の型式の流路切換弁等にも同様に適用できる。

この発明による電動弁の一つの実施形態を示す縦断面図である。 この発明の一つの実施形態による電動弁のステータ組立体の底面側から見た部分斜視図である。 この発明の一つの実施形態による電動弁のロータ・弁体連結部および雌ねじ部材保持部の分解斜視図である。 この発明の一つの実施形態による電動弁の円環状取付板の斜視図である。 図４のＡ矢視図である。 この発明の一つの実施形態による電動弁のケース・蓋部材の結合体を示す斜視図である。 この発明による電動弁の他の実施形態によるケース・蓋部材の結合体の斜視図である。 この発明による電動弁の他の実施形態による円環状取付板の斜視図である。

符号の説明

１０ ケース
１１ 蓋部材
１２ 弁室・ロータ室
１７ 弁座板
１８ 雌ねじ保持具
１９ 雌ねじ部材
２０ ステッピングモータ
２１ ロータ
２２ 弁体
２４ 雌ねじ孔
２５ 雄ねじ部
２６ 流量制御弁部
２７ 弁ポート
２９ ステータ組立体
３０ 外凾
３０Ａ 位置決め突起
３０Ｂ 取付係合部
３１ ステータコイル
３２ 磁極歯
３３ 電気コネクタ部
３５ 円環状取付板
３６ 円環部
３６Ａ 切欠係合部
３７ 二股状係合片
３７Ａ 二股部
３８Ａ 逆止係合爪部
３８ 逆止片
３９ 突起部
４１ 取付片

Claims (5)

1. 有底円筒形状のケースと、前記ケースの開口端に固着されて当該ケースを密閉に蓋する蓋部材とを有し、前記ケース内に、弁体、ステッピングモータのロータが配置され、前記ケースの外周に前記ステッピングモータのステータコイル組立体がはめ込み装着され、前記蓋部材側に弁ポートが設けられ、前記ステッピングモータによって前記弁体を駆動する電動弁において、
   前記蓋部材は、円盤板状をなした打ち抜きプレス成形品であり、前記蓋部材の外周部には舌片状の突起部が前記蓋部材の径方向に突出されて打ち抜きプレス成形によって一体形成され、前記ステータコイル組立体に二股状係合片が取り付けられており、
   前記二股状係合片はその二股部が前記突起部の両側を跨ぐよう前記突起部に係合して前記ステータコイル組立体を所定の周方向位置に回り止め固定している電動弁。
2. 前記突起部は、前記蓋部材の外周部の周方向の複数位置に形成され、複数個の突起部より選択された一つの突起部に前記二股状係合片が係合する請求項１記載の電動弁。
3. 前記二股状係合片は前記ステータコイル組立体の下底面部に接合される円環状取付部材に形成され、前記ステータコイル組立体の下底面と前記円環状取付部材の外周部の何れか一方に、少なくとも一つの凹凸係合部が、他方に、その周方向の複数位置に凹凸係合部が各々形成され、前記ステータコイル組立体の凹凸係合部と前記円環状部材の凹凸係合部との凹凸係合によって当該円環状部材が前記ステータコイル組立体に対して周方向取付位置を変更可能に取り付けられている請求項１又は２記載の電動弁。
4. 前記円環状取付部材は前記蓋部材の外周部に軸線方向に逆止係合する逆止係合爪を有している請求項３記載の電動弁。
5. 前記円環状取付部材は弁装置取付用の取付片を一体形成されている請求項３または４記載の電動弁。

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