JP5227684B2

JP5227684B2 - モータ組立体及び電動弁

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Publication number: JP5227684B2
Application number: JP2008189499A
Authority: JP
Inventors: 仁志梅澤; 浩次樋口
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: JP2009171828A

Description

本発明は、冷媒等の流量制御用に供する電動弁と一体的に連結され、該電動弁を駆動制御する出力軸を備えたモータ組立体及び電動弁に関する。

前記モータ組立体として、特許文献１には、ステッピングモータと、減速機構と、減速機構の出力軸に設けた雄ねじ部と、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有する固定雌ねじ部材と、平板状の地板と該地板上に被冠されるキャップ部材により封止された内部空間を形成するハウジングとを備えるバルブ制御用モータ組立体が記載されている。この組立体では、雌ねじ部材をハウジングの地板に固定し、出力軸を螺合貫通させて垂直下方に延出させ、地板に、平板状の金属板と、金属板の下面に一体化した弾性シートとを設け、キャップ部材の周縁を地板下面の弾性シート側に回り込ませてかしめ、弾性体を挾圧してハウジング内の空間を外部から気密的に封止する。

また、前記モータ組立体及び電動弁として、特許文献２には、ギヤ列を内蔵するギヤケースと、該ケースの上部に配置されるステッピングモータを有底のカバー内に収容し、基板の裏面に一体に形成されたゴム層（弾性体層）を介して上記カバーの開口部のかしめ部により、かしめ加工により組み立てられるモータ組立体において、カバーの上底部とステッピングモータとの間に空間を設け、該空間に弾性体を挿入し、適度の押圧力でステッピングモータを固定するモータ組立体等が記載されている。

特開２００２−０８４７３２号公報特開２００４−２８９９０１号公報

しかし、上記特許文献１に記載のバルブ制御用モータ組立体においては、金属板の下面に一体化された弾性シートによってハウジング内の空間を外部から気密的に封止することができるものの、弾性シートによってステッピングモータに加えられる押圧力が大き過ぎるため、ステッピングモータの回転に悪影響を及ぼす虞があるという問題があった。これに加え、弾性シートとステッピングモータとの間に空間が形成されないため、モータの放熱を行う上でも好ましい構造ではなかった。

また、上記特許文献２のモータ組立体においては、ステッピングモータと当接し、板ばねとして機能する切起し部が、ステッピングモータの当接面に対して当接面積が小さい状態で当接したり、切起し部の数が少ないため押圧力が十分ではなかったり、局部的に押圧力が加えられるなど、ステッピングモータに対して適度の押圧力を得ることができない虞があることも否定できなかった。さらに、このモータ組立体は、板ばねとともに絶縁シートを用いるため、部品点数が多くなるとともに、各部品の位置決めが必要になるなど製造コストの面でも改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータに対して適度の押圧力を付与することができるとともに、ステッピングモータの回転に悪影響を及ぼすことがなく、部品点数が少なく、組立作業も容易に行うことができ、製造コストも低減可能で、放熱性も十分に確保することのできるモータ組立体、及び該モータ組立体を用いた電動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ステッピングモータと、該ステッピングモータの下方に配置され、該ステッピングモータによって駆動されるギヤ列と、該ギヤ列を収容するギヤケースと、前記ステッピングモータ及び前記ギヤケースを収容し、下方に開口部を有するカバーと、前記ギヤ列を介して駆動される出力軸用の軸受を固定する基板と、該基板の下面側に一体化された弾性体層とを備え、前記カバーを前記開口部により前記弾性体層をかしめ固定するモータ組立体において、前記ステッピングモータと前記カバーとの間に板状弾性体を介装し、前記ステッピングモータの中心軸と、前記板状弾性体の中心とが偏心しており、前記板状弾性体の表面に散点状に位置する点状突起又は線状突起を形成したことを特徴とする。

そして、本発明によれば、表面に凹凸を有する板状弾性体をステッピングモータとカバーとの間に介装したため、過度の押圧力がステッピングモータに付与されることがなく、ステッピングモータの回転に悪影響を及ぼす虞がない。また、板状弾性体がカバーとステッピングモータとの間に介装されると、ステッピングモータの当接面に対して垂直方向に弾性変形する散点状に位置する点状突起又は線状突起によって押圧力を付与することができるため、押圧力が小さくなり過ぎることもなく、適度の押圧力でステッピングモータを固定することができる。

さらに、板状弾性体とステッピングモータ又はカバーとが部分的に接触することで、両者が接触していない部分には空間が形成され、放熱性も向上する。また、一つの板状弾性体のみで、上記モータの固定、放熱性及び絶縁性を確保することができるため、製造コストも低減することができる。

前記モータ組立体において、前記板状弾性体を、円板状に形成することができる。また、前記線状突起を、同心図形上に複数配置するか、又は板状弾性体の一方の面の中心点を中心として十字状に形成することで、同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明は、電動弁であって、上記いずれかのモータ組立体と、前記出力軸により軸方向に移動する弁棒と、該弁棒の下端に装着され、弁室内の弁座に接離することにより、該弁室に連通する流路を開閉する弁部とを備えることを特徴とする。この電動弁によれば、上記モータ組立体によって駆動される弁棒が弁体を弁座に接離させることにより流路を開閉するため、信頼性が向上する。

以上のように、本発明によれば、ステッピングモータ対する適度の押圧力を得ることができるとともに、ステッピングモータの回転に影響を及ぼすこともなく、製造コストも低減可能で、放熱性も十分に確保することのできるモータ組立体、及び信頼性の高い電動弁を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかるモータ組立体を用いた電動弁の構成例を示す断面図であり、この電動弁１は、大別して、モータ組立体１０と、該モータ組立体１０に対して着脱自在に構成された弁体部３０とを備える。

モータ組立体１０には、ステッピングモータ１１と、出力ギア１２と、減速機構１３等が収容されるとともに、それらを覆うようにカバー１４が設けられる。このカバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間には、板状弾性体５１が介装され、散点状に位置する複数の点状突起５１ａがステッピングモータ１１の上面１１ａと当接する。この点状突起５１ａとギヤケース２２とでステッピングモータ１１を固定する。

板状弾性体５１は、ＣＲ（クロロプレン）ゴム等で形成され、図２及び図３に示すように、下面が凹凸状に形成され、点状突起５１ａが同心円上に複数配置され、この点状突起５１ａがステッピングモータ１１の上面１１ａと当接する。これらの複数の点状突起５１ａとギヤケース２２によって、ステッピングモータ１１に対して適度の押圧力を付与しながらステッピングモータ１１全体を確実に固定することができ、ステッピングモータ１１の回転に悪影響を及ぼすことがない。

また、この板状弾性体５１は、図２（ａ）に示すように、板状弾性体５１の下面の中心点を中心として点対称となるように点状突起５１ａが配置されているため、板状弾性体５１をステッピングモータ１１の上面１１ａ上に装着した際に、板状弾性体５１の装着位置が変化しても、ステッピングモータ１１の上面１１ａ全体にわたる点状突起５１ａによる押圧力の分布状態の変化が少ない。そのため、板状弾性体５１をカバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装する際に位置決めを行う必要がなく、モータ組立体１０の組立作業の労力を軽減することができる。

図１に戻り、モータ組立体１０の下面には、ゴム層（弾性体層）１８を被着した基板１５が嵌め込まれ、これらによって、モータ組立体１０が封止される。基板１５の上方には、レセプタクル収容体１６が配置されており、このレセプタクル収容体１６には、レセプタクルコネクタ１７が形成される。レセプタクルコネクタ１７には、リード線１９と接続されたコネクタ２０が挿入され、その周囲がエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止材３８にて封止されている。

ステッピングモータ１１には、棒状の出力回転軸２１が連結され、この出力回転軸２１は、その上端がモータ組立体１０のギヤケース２２に回転自在に軸支されるとともに、下端がホルダ２３に軸支される。また、出力回転軸２１の下部外周面には、雄ねじ部２１ａが螺設される。ホルダ２３は、一端が基板１５の円形孔１５ａに挿通された状態でモータ組立体１０と連結され、ホルダ２３の他端には、モータ組立体１０を弁体部３０に取り付けるためのナット２４が付設される。また、ホルダ２３の内面には、出力回転軸２１の雄ねじ部２１ａと螺合する雌ねじ部２３ａが螺設される。

弁本体３１の軸芯部には、弁室３２が形成され、弁室３２の下部３２ａには、冷媒等が流通する第１及び第２流路４１、４２が連結される。また、弁室３２内には、弁棒３３及び弁部３４からなる弁体３５が昇降可能に配置され、弁棒３３と弁本体３１との間には、ベローズ３６が付設される。

上記電動弁１では、ステッピングモータ１１が駆動されて出力回転軸２１が回転すると、雄ねじ部２１ａ及び雌ねじ部２３ａによって、回転運動が上下運動に変換され、出力回転軸２１が昇降し、それに伴って弁体３５が昇降する。弁体３５が下動して弁部３４が弁座３２ｂに当接すると、第１及び第２流路４１、４２間を閉鎖するように作用し、弁体３５が上動して弁部３４が弁座３２ｂから離間すると、両流路４１、４２間を開放するように作用する。

以上のように、本実施の形態によれば、カバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装した板状弾性体５１の複数の点状突起５１ａによってステッピングモータ１１の上面１１ａを押圧し、ステッピングモータ１１を固定する。そのため、従来のように、板状弾性体の全面で押圧する場合に比較して大幅に押圧力を低下させることができ、ステッピングモータに過度の負荷を与えることがない。その一方、板状弾性体５１の複数の点状突起５１ａがその突出方向に弾性変形することにより押圧力を付与するため、押圧力が小さくなり過ぎることがなく、適度の押圧力を得ることができる。尚、ステッピングモータ１１の上面１１ａに付与する押圧力は、板状弾性体５１の材質、点状突起５１ａの形状及び数量で調整することができる。

また、板状弾性体５１とステッピングモータ１１とが点状突起５１ａ及び上面１１ａを介して部分的に接触することで、両者が接触していない部分、すなわち、板状弾性体５１の点状突起５１ａ以外の部分とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に空間が形成され、この空間を利用してステッピングモータ１１で発生した熱を放散させることができる。

また、板状弾性体５１をＣＲ（クロロプレン）ゴム等で形成することで、板状弾性体５１のみで絶縁性を確保することができ、金属製板ばねと絶縁シートを用いる場合等に比較して、部品点数を削減し、製造コストを低下させることができる。

さらに、上記モータ組立体１０を備えた電動弁１は、弁棒３３が出力回転軸２１により軸方向に移動すると、弁棒３３の下端に装着された弁部３４が、弁室３２内の弁座３２ｂに接離し、弁室３２に連通する第１及び第２流路４１、４２を開閉するため、信頼性が向上する。

次に、前記モータ組立体１０に用いられる板状弾性体（上記実施の形態においては、符号５１）の他の構成例について、図４及び図５を参照しながら説明する。尚、板状弾性体以外のモータ組立体１０の構成要素については、図１及び図３と同様であるため、同一の符号を付して説明を割愛する。

図４に示した板状弾性体６１は、ＣＲ（クロロプレン）ゴム等で形成され、下面に線状突起６１ａが同心円上に複数配置され、この線状突起６１ａがステッピングモータ１１の上面１１ａと当接する。

この板状弾性体６１を用いた場合でも、図５に示すように、カバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装した板状弾性体６１の複数の線状突起６１ａによってステッピングモータ１１の上面１１ａを押圧し、ステッピングモータ１１を固定する。そのため、従来のように、板状弾性体の全面で押圧する場合に比較して大幅に押圧力を低下させることができ、ステッピングモータに過度の負荷を与えることがない。一方、複数の線状突起６１ａがその突出方向に弾性変形することにより押圧力を付与するため、押圧力が小さくなり過ぎることがなく、適度の押圧力を得ることができる。尚、ステッピングモータ１１の上面１１ａに付与する押圧力は、板状弾性体６１の材質、線状突起６１ａの形状及び本数で調整することができる。

また、この板状弾性体６１は、図４（ａ）に示すように、板状弾性体６１の下面の中心点を中心として点対称となるように線状突起６１ａが配置されているため、板状弾性体６１をステッピングモータ１１の上面１１ａ上に装着した際に、板状弾性体６１の装着位置が変化しても、ステッピングモータ１１の上面１１ａ全体にわたる線状突起６１ａによる押圧力の分布状態の変化が少ない。そのため、板状弾性体６１をカバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装する際に位置決めを行う必要がなく、モータ組立体１０の組立作業の労力を軽減することができる。

さらに、板状弾性体６１によっても、上記板状弾性体５１の場合と同様に、ステッピングモータ１１で発生した熱の放散、絶縁性の確保、製造コストの低下を図ることができる。

次に、前記モータ組立体１０に用いられる板状弾性体（上記実施の形態においては、符号５１、６１）の他の構成例について、図６及び図７を参照しながら説明する。尚、板状弾性体以外のモータ組立体１０の構成要素については、図１及び図３等と同様であるため、同一の符号を付して説明を割愛する。

図６に示した板状弾性体７１は、ＣＲ（クロロプレン）ゴム等で形成され、下面に十字状の線状突起７１ａが配置され、この線状突起７１ａがステッピングモータ１１の上面１１ａと当接する。

この板状弾性体７１を用いた場合でも、図７に示すように、カバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装した板状弾性体７１の十字状の線状突起７１ａによってステッピングモータ１１の上面１１ａを押圧し、ステッピングモータ１１を固定する。そのため、板状弾性体の全面で押圧する場合に比較して大幅に押圧力を低下させることができ、ステッピングモータに過度の負荷を与えることがない。一方、十字状の線状突起７１ａがその突出方向に弾性変形することにより押圧力を付与するため、押圧力が小さくなり過ぎることがなく、適度の押圧力を得ることができる。尚、ステッピングモータ１１の上面１１ａに付与する押圧力は、板状弾性体７１の材質、線状突起７１ａの形状で調整することができる。

また、この板状弾性体７１は、図６（ａ）に示すように、板状弾性体７１の下面の中心点を中心として点対称となるように線状突起７１ａが配置されているため、板状弾性体７１をステッピングモータ１１の上面１１ａ上に装着した際に、板状弾性体７１の装着位置が変化しても、ステッピングモータ１１の上面１１ａ全体にわたる線状突起７１ａによる押圧力の分布状態の変化が少ない。そのため、板状弾性体７１をカバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装する際に位置決めを行う必要がなく、モータ組立体１０の組立作業の労力を軽減することができる。

さらに、板状弾性体７１によっても、上記板状弾性体５１、６１の場合と同様に、ステッピングモータ１１で発生した熱の放散、絶縁性の確保、及び製造コストの低下を図ることができる。

尚、上記実施の形態においては、板状弾性体を円板状に形成し、一方の面の中心点を中心として点対称になるように点状突起等を設けたが、必ずしも点対称になるように配置する必要はなく、例えば、点状突起等による押圧力の合力がステッピングモータ１１の上面１１ａの中心点を通るように点状突起を配置することもできる。但し、その場合には、板状弾性体をカバー１４とステッピングモータ１１の上面１１ａとの間に介装する際に位置決めが必要となる。

また、上記実施の形態においては、板状弾性体５１、６１、７１の点状突起５１ａ、線状突起６１ａ、７１ａがステッピングモータ１１の上面１１ａに当接する場合について説明したが、図８に示すように、板状弾性体５１の点状突起５１ａがカバー１４の天井面１４ａに当接するように板状弾性体５１を装着することもできる。また、この点については、板状弾性体６１、７１についても同様である。

本発明にかかるモータ組立体を用いた電動弁の一実施の形態を示す断面図である。図１のモータ組立体の板状弾性体を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１のモータ組立体の全体及び電動弁の一部を示す拡大断面図である。本発明にかかるモータ組立体の板状弾性体の改変例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４の板状弾性体を用いたモータ組立体の全体及び電動弁の一部を示す拡大断面図である。本発明にかかるモータ組立体の板状弾性体の改変例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図６の板状弾性体を用いたモータ組立体の全体及び電動弁の一部を示す拡大断面図である。図３に示したモータ組立体において、板状弾性体の装着方法を変更した場合を示す断面図である。

符号の説明

１電動弁
１０モータ組立体
１１ステッピングモータ
１１ａ上面
１２出力ギア
１３減速機構
１４カバー
１４ａ天井面
１５基板
１５ａ円形孔
１６レセプタクル収容体
１７レセプタクルコネクタ
１８ゴム層
１９リード線
２０コネクタ
２１出力回転軸
２１ａ雄ねじ部
２２ギヤケース
２３ホルダ
２３ａ雌ねじ部
２４ナット
３０弁体部
３１弁本体
３２弁室
３２ａ弁室の下部
３２ｂ弁座
３３弁棒
３４弁部
３５弁体
３６ベローズ
３８封止材
４１第１流路
４２第２流路
５１板状弾性体
５１ａ点状突起
６１板状弾性体
６１ａ線状突起
７１板状弾性体
７１ａ線状突起

Claims

ステッピングモータと、該ステッピングモータの下方に配置され、該ステッピングモータによって駆動されるギヤ列と、該ギヤ列を収容するギヤケースと、前記ステッピングモータ及び前記ギヤケースを収容し、下方に開口部を有するカバーと、前記ギヤ列を介して駆動される出力軸用の軸受を固定する基板と、該基板の下面側に一体化された弾性体層とを備え、前記カバーを前記開口部により前記弾性体層をかしめ固定するモータ組立体において、
前記ステッピングモータと前記カバーとの間に板状弾性体を介装し、
前記ステッピングモータの中心軸と、前記板状弾性体の中心とが偏心しており、
前記板状弾性体の表面に散点状に位置する点状突起又は線状突起を形成したことを特徴とするモータ組立体。
前記板状弾性体は、円板状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ組立体。
前記板状弾性体は、円板状に形成され、前記線状突起は、同心図形上に複数配置されることを特徴とする請求項１に記載のモータ組立体。
前記板状弾性体は、円板状に形成され、前記線状突起は、該板状弾性体の一方の面の中心点を中心として十字状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ組立体。
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ組立体と、
前記出力軸により軸方向に移動する弁棒と、
該弁棒の下端に装着され、弁室内の弁座に接離することにより、該弁室に連通する流路を開閉する弁部とを備えることを特徴とする電動弁。