JP7341523B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、電動弁に関する。

特許文献１は、従来の電動弁を開示している。特許文献１の電動弁は、弁口を有する弁本体と、弁口と向かい合う弁体と、弁本体に接合されるキャンと、を有している。キャンの外側には、ステーターが配置される。キャンの内側には、ローターが配置される。また、電動弁は、ローターの回転を減速する遊星歯車装置と、遊星歯車装置に連結された駆動軸と、駆動軸支持部材と、を有している。

遊星歯車装置は、ローターと連結された太陽歯車と、太陽歯車と噛み合う金属製の遊星歯車と、遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、遊星歯車と噛み合う合成樹脂製の固定内歯車である固定歯車と、遊星歯車と噛み合う内歯車である出力歯車と、出力歯車に連結された出力軸と、を有している。

駆動軸は、出力軸と連結されている。駆動軸は雄ねじを有している。駆動軸支持部材は、雌ねじを有している。駆動軸の雄ねじは、駆動軸支持部材の雌ねじに螺合される。遊星歯車装置によって駆動軸が軸周りに回転されると、駆動軸はねじ送り作用によって軸方向に移動する。駆動軸は、弁体を弁口に近づく方向または弁口から離れる方向に移動させる。

特許第４８１７６７１号

上述した電動弁では、出力軸が軸方向に延びるスリットを有し、駆動軸が平板部分を有している。平板部分がスリットの内側に配置されることにより、出力軸と駆動軸とが連結される。スリットおよび平板部分によって、出力軸の回転を駆動軸に伝達しつつ、出力軸に対する駆動軸の軸方向の移動が可能になる。

上述した電動弁は、出力軸と駆動軸との連結構造が複雑であった。そこで、電動弁において、駆動軸を出力歯車に直接的に連結することで、電動弁の構成が簡易なものになる。この構成では、駆動軸とともに、出力歯車、遊星キャリア、遊星歯車、太陽歯車およびローターも軸方向に移動する。

電動弁において、弁口の開度の全範囲（０～１００％）のうちの一部範囲（例えば、２０～３０％）のみが非常に多く使用され、一部範囲外の開度（例えば、１００％）が非常に少ない頻度で使用される場合がある。この場合、遊星歯車が固定歯車における上記一部範囲に対応した区間を何回も往復する。これにより、固定歯車における当該区間の摩耗が進み、遊星歯車の端部によって固定歯車の歯に軸方向（すなわち、遊星歯車の移動方向）と直交する段差が生じることがある。そのため、この段差に遊星歯車が突き当たると遊星歯車の移動が妨げられ、電動弁の動作に不具合が生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、遊星歯車装置の遊星歯車の移動が妨げられることを抑制できる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に、本発明に係る電動弁は、弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合う弁体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結され、前記弁体を移動させる駆動軸と、を有する電動弁であって、前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、前記駆動軸が、前記遊星歯車装置によって軸周りに回転されると軸方向に移動し、前記遊星歯車および前記遊星キャリアが、前記駆動軸とともに前記軸方向に移動し、前記遊星歯車の複数の歯のそれぞれが、前記軸方向に延びる歯であり、前記歯の端部に、前記軸方向に対して傾斜した傾斜面があることを特徴とする。

本発明において、前記傾斜面における前記歯の中央部に近い一端部が、当該歯の頂部にあり、前記傾斜面における前記歯の中央部から遠い他端部が、前記固定内歯車の歯先面より内側にある、ことが好ましい。

本発明において、前記傾斜面における前記歯の中央部に近い一端部が、当該歯の頂部にあり、前記傾斜面における前記歯の中央部から遠い他端部が、前記遊星歯車の歯底面上にある、ことが好ましい。

本発明において、前記遊星歯車装置が、前記遊星歯車を複数有し、一の前記遊星歯車における前記傾斜面の傾斜角度が、他の前記遊星歯車における前記傾斜面の傾斜角度と異なる、ことが好ましい。

本発明において、前記遊星歯車装置が、第１の前記太陽歯車と、第１の前記太陽歯車と噛み合う第１の前記遊星歯車と、第１の前記遊星歯車を回転可能に支持する第１の前記遊星キャリアと、第１の前記遊星キャリアと同軸に連結された第２の前記太陽歯車と、第２の前記太陽歯車と噛み合う第２の前記遊星歯車と、第２の前記遊星歯車を回転可能に支持する第２の前記遊星キャリアと、第２の前記遊星歯車と噛み合う内歯車である出力歯車と、を有し、前記駆動軸が、前記出力歯車と同軸に連結され、前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、前記固定内歯車に第１の前記遊星歯車および第２の前記遊星歯車が噛み合う、ことが好ましい。

本発明において、前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、前記駆動軸が、第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアと同軸に連結され、前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、ことが好ましい。

本発明によれば、駆動軸が、遊星歯車装置によって軸周りに回転されると軸方向に移動する。遊星歯車および遊星キャリアが、駆動軸とともに軸方向に移動する。遊星歯車の複数の歯のそれぞれが、軸方向（遊星歯車の移動方向）に延びる歯である。歯の端部に、軸方向に対して傾斜した傾斜面がある。このようにしたことから、固定内歯車の摩耗が進むと、固定内歯車の歯に遊星歯車の傾斜面に沿う段差が生じることがある。この段差に遊星歯車の傾斜面が突き当たると、段差に沿って傾斜面がスライドして遊星歯車が軸方向および公転方向に移動する。遊星歯車が公転方向に移動すると、遊星歯車が自転して傾斜面が段差から離れる。これにより、遊星歯車の移動が妨げられることを抑制できる。

本発明の一実施例に係る電動弁の開弁状態を示す断面図である。 図１の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。 図１の電動弁の一部を拡大した断面図である。 図１の電動弁が有する第１の遊星歯車を示す図である。 図１の電動弁が有する第１の組付体の斜視図である。 図５の第１の組付体の分解状態を示す斜視図である。 図１の電動弁が有する第２の遊星歯車を示す図である。 図１の電動弁が有する第２の組付体の斜視図である。 図８の第２の組付体の分解状態を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施例に係る電動弁について、図１～図９を参照して説明する。本実施例の電動弁１は、例えば、空気調和機の冷凍サイクルにおいて冷媒流量を調整するために使用される。

図１、図２は、本発明の一実施例に係る電動弁の断面図である。図１は、開弁状態の電動弁を示し、図２は、閉弁状態の電動弁を示す。図３は、図１の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図３において、ステーターユニットの記載を省略している。図４は、図１の電動弁が有する第１の遊星歯車を示す図である。図４Ａは、第１の遊星歯車の斜視図である。図４Ｂは、第１の遊星歯車の平面図である。図５は、図１の電動弁が有する第１の組付体の斜視図である。第１の組付体は、第１の遊星歯車、第１の遊星キャリアおよび第２の太陽歯車を含む。図６は、図５の第１の組付体の分解状態を示す斜視図である。図７は、図１の電動弁が有する第２の遊星歯車を示す図である。図７Ａは、第２の遊星歯車の斜視図である。図７Ｂは、第２の遊星歯車の平面図である。図８は、図１の電動弁が有する第２の組付体の斜視図である。第２の組付体は、第２の遊星歯車及び第２の遊星キャリアを含む。図９は、図８の第２の組付体の分解状態を示す斜視図である。

図１、図２に示すように、本実施例に係る電動弁１は、弁本体１０と、スリーブ２０と、キャン３０と、弁体４０と、弁体駆動部５０と、ステーターユニット９０と、を有している。

弁本体１０は、有底円筒形状を有している。弁本体１０は、周壁部１１と、底壁部１２と、を有している。弁本体１０は、その内側に弁室１３を有している。底壁部１２は、円形の弁口１４を有している。弁口１４は、弁室１３に接続されている。周壁部１１の内周面には、上方を向く円環形状の平面１５が形成されている。周壁部１１には、第１導管１６が接合されている。第１導管１６は、周壁部１１を軸線Ｌと直交する方向に貫通している。第１導管１６は、弁室１３に接続されている。底壁部１２には、第２導管１７が接合されている。第２導管１７は、弁口１４に接続されている。弁本体１０は、ステンレスや真ちゅうなどの金属製である。

スリーブ２０は、段付きの円筒形状を有している。スリーブ２０は、下方から上方に向かって順に配置された第１円筒部２１と、段部２２と、第２円筒部２３と、フランジ部２４と、を有している。段部２２およびフランジ部２４は、円環平板形状を有している。第１円筒部２１の外径は、第２円筒部２３の内径より小さい。第１円筒部２１の上端部は、段部２２の内周縁に連設されている。第２円筒部２３の下端部は、段部２２の外周縁に連設されている。第２円筒部２３の上端部は、フランジ部２４の内周縁に連設されている。スリーブ２０は、弁本体１０の内側に配置される。第１円筒部２１は、弁口１４と上下方向（軸線Ｌ方向）に間隔をあけて配置されている。フランジ部２４は、弁本体１０の平面１５と接している。

キャン３０は、上端部が塞がれかつ下端部が開口した円筒形状を有している。キャン３０の下端部は、円環平板形状の接合部材３５の外周縁に接合されている。接合部材３５の内側には弁本体１０の上部１０ａ（すなわち周壁部１１の上部）が配置されている。弁本体１０は、接合部材３５の内周縁に接合されている。

弁体４０は、ステム４１と、弁部４２と、ばね受け部４３と、ボール受け部４４と、を有している。ステム４１は、円柱形状を有している。ステム４１の外径は、スリーブ２０の第１円筒部２１の内径よりわずかに小さい。ステム４１は、第１円筒部２１の内側に配置される。ステム４１は、第１円筒部２１によって上下方向に移動可能に支持される。弁部４２は、上方から下方に向かうにしたがって外径が徐々に小さくなる円錐台形状を有している。弁部４２は、ステム４１の下端部に連設されている。弁部４２の最も大きい外径は、ステム４１の外径より大きい。弁部４２は、弁口１４と上下方向に向かい合って配置されている。ばね受け部４３は、円柱形状を有している。ばね受け部４３の外径は、ステム４１の外径と同じである。ばね受け部４３は、ステム４１の上端部に接合されている。ばね受け部４３は、その外周面から径方向外方に突出する円環形状のフランジ部４３ａを有している。ボール受け部４４は、円形の平板部４４ａと、平板部４４ａの下面に連設された凸部４４ｂと、を有している。凸部４４ｂは、ばね受け部４３に形成された孔に嵌合されている。弁体４０は、弁部４２が弁口１４に対して進退することにより、弁口１４の開口面積（開度）を無段階に変更する。弁体４０は、弁口１４を閉じてもよい（すなわち、開口面積を０としてもよい）。

弁体駆動部５０は、弁体４０を上下方向に移動させる。弁体駆動部５０は、ローター５１と、連結部材５２と、ローター軸５３と、軸受部材５４と、ローターばね５５と、駆動軸支持部材６１と、遊星歯車装置７０と、駆動軸８０と、ボール８５と、開弁ばね８６と、を有している。

ローター５１は、円筒形状を有している。ローター５１の外周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。ローター５１の外径は、キャン３０の内径より小さい。ローター５１は、キャン３０の内側に回転可能に配置されている。ローター５１の上端部には、円板形状の連結部材５２が同軸に接合されている。連結部材５２は、合成樹脂製である。連結部材５２は、ローター５１の上端部を塞いでいる。連結部材５２の中心をローター軸５３が貫通している。軸受部材５４は、ローター５１の上方に配置されており、ローター軸５３の上端部を回転可能に支持している。ローターばね５５は、連結部材５２と軸受部材５４との間に配置されている。ローターばね５５は、圧縮コイルばねである。ローターばね５５は、連結部材５２（ローター５１）を下方に押している。

駆動軸支持部材６１は、金属製である。駆動軸支持部材６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部材６１の外径は、弁本体１０の上部１０ａの内径と同じである。駆動軸支持部材６１は、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。駆動軸支持部材６１は、弁本体１０の上部１０ａにかしめられている。駆動軸支持部材６１は、その下端面から上方に延びる縦孔と、その外周面に周方向に沿って形成され、縦孔の上端部が接続された環状溝と、を有している。環状溝は、弁本体１０の上部１０ａに形成された横孔に接続されている。駆動軸支持部材６１と弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部材６１は、内周面６１ａの下部に雌ねじ６１ｃが形成されている。

遊星歯車装置７０は、第１の歯車セット７１と、第２の歯車セット７２と、固定歯車７３と、歯車ケース７４と、を有している。

第１の歯車セット７１は、第１の太陽歯車７１ａと、複数の第１の遊星歯車７１ｂと、第１の遊星キャリア７１ｃと、を有している。第１の太陽歯車７１ａは、連結部材５２の下面に同軸に連結されている。第１の太陽歯車７１ａは、連結部材５２と一体成形されている。複数の第１の遊星歯車７１ｂは、第１の太陽歯車７１ａおよび固定歯車７３と噛み合う。第１の遊星キャリア７１ｃは、第１のキャリア本体７１ｃ１と、複数の第１の支持柱７１ｃ２と、複数の第１の補助柱７１ｃ３と、第１の連結板７１ｃ４と、を有している。第１のキャリア本体７１ｃ１は、円板形状を有している。複数の第１の支持柱７１ｃ２と複数の第１の補助柱７１ｃ３とは、第１のキャリア本体７１ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第１の支持柱７１ｃ２は、複数の第１の遊星歯車７１ｂを回転可能に支持している。第１の連結板７１ｃ４は、円環平板形状を有している。第１の連結板７１ｃ４は、複数の第１の支持柱７１ｃ２の上端部と複数の第１の補助柱７１ｃ３の上端部とを連結している。第１の太陽歯車７１ａの中心および第１のキャリア本体７１ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。

第２の歯車セット７２は、第２の太陽歯車７２ａと、複数の第２の遊星歯車７２ｂと、第２の遊星キャリア７２ｃと、出力歯車７２ｄと、を有している。第２の太陽歯車７２ａは、第１のキャリア本体７１ｃ１の下面に同軸に連結されている。第２の太陽歯車７２ａは、第１のキャリア本体７１ｃ１と一体成形されている。複数の第２の遊星歯車７２ｂは、第２の太陽歯車７２ａおよび固定歯車７３と噛み合う。第２の遊星キャリア７２ｃは、第２のキャリア本体７２ｃ１と、複数の第２の支持柱７２ｃ２と、複数の第２の補助柱７２ｃ３と、第２の連結板７２ｃ４と、を有している。第２のキャリア本体７２ｃ１は、円板形状を有している。複数の第２の支持柱７２ｃ２と複数の第２の補助柱７２ｃ３とは、第２のキャリア本体７２ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第２の支持柱７２ｃ２は、複数の第２の遊星歯車７２ｂを回転可能に支持している。第２の連結板７２ｃ４は、円環平板形状を有している。第２の連結板７２ｃ４は、複数の第２の支持柱７２ｃ２の上端部と複数の第２の補助柱７２ｃ３の上端部とを連結している。第２の太陽歯車７２ａの中心および第２のキャリア本体７２ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。出力歯車７２ｄは、有底円筒形状を有している。出力歯車７２ｄは、周壁部７２ｄ１と、周壁部７２ｄ１の下端部に連設された底壁部７２ｄ２と、を有している。出力歯車７２ｄは、周壁部７２ｄ１の内周面に歯が形成された内歯車である。出力歯車７２ｄは、複数の第２の遊星歯車７２ｂと噛み合う。

固定歯車７３は、円筒形状を有している。固定歯車７３は、内周面に歯が形成された固定内歯車である。固定歯車７３は、金属製の円筒形状の歯車ケース７４の上端部に接合されている。歯車ケース７４の下端部は、弁本体１０の上部１０ａに接合されている。遊星歯車装置７０は、固定歯車７３を１つのみ有する。

第１の太陽歯車７１ａ、第２の太陽歯車７２ａ、出力歯車７２ｄおよび固定歯車７３は、合成樹脂製である。第１の遊星歯車７１ｂおよび第２の遊星歯車７２ｂは、金属製である。

固定歯車７３と出力歯車７２ｄとは、回転数が０または比較的低いため、高いトルクとその反力を受ける。そのため、これらは、量産性、コスト、機械的強度および耐薬品性に優れたポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂製、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック製であることが好ましい。上記合成樹脂は、機械的強度の向上のためにガラスファイバーやウィスカーなどの繊維状の強化材が添加されることがある。しかしながら、繊維状の強化材が添加された合成樹脂製の歯車において摩耗が進むと、繊維状の強化材が摩耗粉として現れて他の歯車の摩耗を促進してしまうおそれがある。そこで、繊維状の強化材に代えて固体潤滑性のあるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を上記合成樹脂に添加したもので固定歯車７３と出力歯車７２ｄとを構成することが好ましい。第１の太陽歯車７１ａおよび第２の太陽歯車７２ａについても、固定歯車７３と同様に構成することが好ましい。なお、固定歯車７３または出力歯車７２ｄは、金属製であってもよい。

第２の遊星歯車７２ｂは、第２の太陽歯車７２ａ、出力歯車７２ｄおよび固定歯車７３と噛み合う。固定歯車７３の歯数と出力歯車７２ｄの歯数とは、わずかに異なる。そのため、第２の遊星歯車７２ｂは、ねじり荷重による剪断力に耐えうる機械的強度が必要である。また、第２の遊星歯車７２ｂは、偏摩耗が生じやすいため耐摩耗性も必要である。このことから、第２の遊星歯車７２ｂは金属製であることが好ましい。しかしながら、金属製ワークピースを切削加工して第２の遊星歯車７２ｂを作製するとなると、量産性およびコストが問題となる。そこで、第２の遊星歯車７２ｂを亜鉛ダイカストまたはメタルインジェクション（ＭＩＭ）などの金型を用いた金属成形方法によって作製することが好ましい。このような金属成形方法を用いることで、量産性を確保しつつ低コストで精度の高い第２の遊星歯車７２ｂを作製することができる。また、金属製の第２の遊星歯車７２ｂは、耐摩耗性および潤滑性の向上のために、Ｎｉ－Ｐ／ＰＴＦＥメッキが施されていることが好ましい。第１の遊星歯車７１ｂについても、第２の遊星歯車７２ｂと同様に構成することが好ましい。なお、第１の遊星歯車７１ｂまたは第２の遊星歯車７２ｂは、合成樹脂製であってもよい。

図４に示すように、第１の遊星歯車７１ｂは、外歯車であり、上下方向に延びる複数の歯７１０を有している。

歯７１０の上端部には、傾斜面７１１が形成されている。傾斜面７１１は、上下方向に対して傾斜している。傾斜面７１１における上下方向に対する傾斜角度は、３０～６０度程度が好ましい。傾斜面７１１における歯７１０の上下方向中央部に近い一端部７１１ａは、歯７１０の頂部７１３に配置されている。傾斜面７１１における歯７１０の上下方向中央部から遠い他端部７１１ｂは、第１の遊星歯車７１ｂの歯底面（歯溝の底を含む同軸回転面（ＪＩＳＢ０１０２－１：歯車用語））上に配置されている。他端部７１１ｂは、歯７１０が固定歯車７３の歯と接した状態において、固定歯車７３の歯先面（内歯車の歯の内接面を含む同軸回転面（ＪＩＳＢ０１０２－１：歯車用語））より径方向内側に配置されることが好ましい。

歯７１０の下端部には、傾斜面７１２が形成されている。傾斜面７１２は、上下方向に対して傾斜している。傾斜面７１２における上下方向に対する傾斜角度は、３０～６０度程度が好ましい。傾斜面７１２における歯７１０の上下方向中央部に近い一端部７１２ａは、歯７１０の頂部７１３に配置されている。傾斜面７１２における歯７１０の上下方向中央部から遠い他端部７１２ｂは、第１の遊星歯車７１ｂの歯底面上に配置されている。他端部７１２ｂは、歯７１０が固定歯車７３の歯と接した状態において、固定歯車７３の歯先面より径方向内側に配置されることが好ましい。第１の遊星歯車７１ｂは、傾斜面７１１および傾斜面７１２を有することにより、その上端部および下端部がテーパー形状である。なお、傾斜面７１１は、平面形状に限定されるものではなく、曲面形状（図４において符号７１１Ｒで示す。）を含んでいてもよい。傾斜面７１２も、傾斜面７１１と同様である。

本実施例において、第１の歯車セット７１は、第１の遊星歯車７１ｂを３つ有している。第１の歯車セット７１は、第１の遊星歯車７１ｂを１つのみ有していてもよく、２つまたは４つ以上有していてもよい。また、本実施例において、複数の第１の遊星歯車７１ｂのそれぞれが有する傾斜面７１１の傾斜角度は互いに同じである。複数の第１の遊星歯車７１ｂのそれぞれが有する傾斜面７１１の傾斜角度は互いに異なっていてもよく、このようにすることで、固定歯車７３の歯に段差が生じにくくなる。このことは、傾斜面７１２についても、傾斜面７１１と同様である。また、複数の第１の遊星歯車７１ｂのうちの１つの第１の遊星歯車７１ｂのみが傾斜面７１１および傾斜面７１２を有していてもよい。第１の遊星歯車７１ｂは、歯７１０における固定歯車７３の歯と噛み合う端部（上端部、下端部）に傾斜面（傾斜面７１１、傾斜面７１２）が形成されている。

図５、図６に示すように、複数の第１の遊星歯車７１ｂ、第１の遊星キャリア７１ｃおよび第２の太陽歯車７２ａは、互いに組み付けられて第１の組付体Ａ１を構成する。

図７に示すように、第２の遊星歯車７２ｂは、外歯車であり、上下方向に延びる複数の歯７２０を有している。

歯７２０の上端部には、傾斜面７２１が形成されている。傾斜面７２１は、上下方向に対して傾斜している。傾斜面７２１における上下方向に対する傾斜角度は、３０～６０度程度が好ましい。傾斜面７２１における歯７２０の上下方向中央部に近い一端部７２１ａは、歯７２０の頂部７２３に配置されている。傾斜面７２１における歯７２０の上下方向中央部から遠い他端部７２１ｂは、第２の遊星歯車７２ｂの歯底面上に配置されている。他端部７２１ｂは、歯７２０が固定歯車７３の歯と接した状態において、固定歯車７３の歯先面より径方向内側に配置されることが好ましい。

歯７２０の下端部には、傾斜面７２２が形成されている。傾斜面７２２は、上下方向に対して傾斜している。傾斜面７２２における上下方向に対する傾斜角度は、３０～６０度程度が好ましい。傾斜面７２２における歯７２０の上下方向中央部に近い一端部７２２ａは、歯７２０の頂部７２３に配置されている。傾斜面７２２における歯７２０の上下方向中央部から遠い他端部７２２ｂは、第２の遊星歯車７２ｂの歯底面上に配置されている。第２の遊星歯車７２ｂは、傾斜面７２１および傾斜面７２２を有することにより、その上端部および下端部がテーパー形状である。

本実施例において、第２の歯車セット７２は、第２の遊星歯車７２ｂを３つ有している。第２の歯車セット７２は、第２の遊星歯車７２ｂを１つのみ有していてもよく、２つまたは４つ以上有していてもよい。また、本実施例において、複数の第２の遊星歯車７２ｂのそれぞれが有する傾斜面７２１の傾斜角度は互いに同じである。複数の第２の遊星歯車７２ｂのそれぞれが有する傾斜面７２１の傾斜角度は互いに異なっていてもよく、このようにすることで、固定歯車７３の歯に段差が生じにくくなる。また、複数の第２の遊星歯車７２ｂのうちの１つの第２の遊星歯車７２ｂのみが傾斜面７２１および傾斜面７２２を有していてもよい。第２の遊星歯車７２ｂは、歯７２０における固定歯車７３の歯と噛み合う端部（上端部）に傾斜面（傾斜面７２１）が形成されている。第２の遊星歯車７２ｂにおいて、傾斜面７２２を省略してもよい。

図８、図９に示すように、複数の第２の遊星歯車７２ｂおよび第２の遊星キャリア７２ｃは、互いに組み付けられて第２の組付体Ａ２を構成する。

駆動軸８０は、例えば、円柱形状の金属棒を切削加工することにより形成される。駆動軸８０は、第１部分８１と、第２部分８２と、第３部分８３と、を有している。第１部分８１と第２部分８２と第３部分８３とは、上方から下方に順に連設されている。第１部分８１は、出力歯車７２ｄに連結されている。具体的には、第１部分８１は、その外周面にローレット加工が施されており、出力歯車７２ｄの底壁部７２ｄ２の中央に形成された孔に圧入されている。第２部分８２は、円柱形状を有している。第２部分８２の外径は、駆動軸支持部材６１の内径よりわずかに小さい。第２部分８２は、駆動軸支持部材６１の内側に配置される。第２部分８２は、駆動軸支持部材６１によって軸周りに回転可能および上下方向に移動可能に支持されている。第３部分８３は、円柱形状を有している。第３部分８３の外径は、第２部分８２の外径より小さい。第３部分８３の外周面には、雄ねじ８３ｃが形成されている。雄ねじ８３ｃは、駆動軸支持部材６１の雌ねじ６１ｃに螺合される。なお、駆動軸支持部材６１が雄ねじを有し、駆動軸８０が雌ねじを有していてもよい。駆動軸８０は、第１部分８１から第２部分８２まで延びる軸穴８０ａを有している。軸穴８０ａにローター軸５３の下端部が配置されている。

ボール８５は、第３部分８３の下端面に接合される。ボール８５は、ボール受け部４４の平板部４４ａと接している。

開弁ばね８６は、ばね受け部４３のフランジ部４３ａとスリーブ２０の段部２２との間に配置されている。開弁ばね８６は、圧縮コイルばねである。開弁ばね８６は、弁体４０（フランジ部４３ａ）を上方に押している。

ステーターユニット９０は、ステーター９１と、カバー９２と、複数の取付部９３と、を有している。ステーター９１は、円筒形状を有している。カバー９２は、キャップ形状を有している。カバー９２の内側にステーター９１が配置されている。ステーター９１の内側にキャン３０が配置される。ステーター９１は、ローター５１とともにステッピングモーターを構成する。複数の取付部９３は、弾性変形可能な金属片である。複数の取付部９３は、カバー９２に接合されている。複数の取付部９３は、キャン３０に形成された複数の凸部３２に対応している。複数の取付部９３は、それぞれに対応する凸部３２が嵌まる嵌合孔９３ａを有している。複数の取付部９３の嵌合孔９３ａに複数の凸部３２が嵌まることで、ステーターユニット９０がキャン３０に取り付けられる。

電動弁１において、弁本体１０（周壁部１１、底壁部１２、弁口１４）、スリーブ２０、キャン３０、弁体４０、ローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、駆動軸支持部材６１（雌ねじ６１ｃ）、第１の太陽歯車７１ａ、第１の遊星キャリア７１ｃ、第２の太陽歯車７２ａ、第２の遊星キャリア７２ｃ、出力歯車７２ｄ、固定歯車７３、および駆動軸８０は、それぞれの中心軸が軸線Ｌ上で一致する。また、第１の遊星歯車７１ｂの中心軸および第２の遊星歯車７２ｂの中心軸は、軸線Ｌと平行である。

次に、電動弁１の動作について説明する。

電動弁１において、ステーター９１に電流を流して、ローター５１を一方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車装置７０で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８３ｃと駆動軸支持部材６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０、第１の歯車セット７１、第２の歯車セット７２、連結部材５２およびローター５１が下方に移動する。駆動軸８０によって弁体４０が下方に押され、弁口１４の開口面積が小さくなる。弁体４０が弁口１４を閉じると閉弁状態になる。

電動弁１において、ステーター９１に電流を流して、ローター５１を他方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車装置７０で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８３ｃと駆動軸支持部材６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０、第１の歯車セット７１、第２の歯車セット７２、連結部材５２およびローター５１が上方に移動する。開弁ばね８６によって弁体４０が上方に押され、弁口１４の開口面積が大きくなる。弁体４０が弁口１４を開くと開弁状態になる。

本実施例の電動弁１は、弁口１４を有する弁本体１０と、弁口１４と向かい合う弁体４０と、弁本体１０に対して回転可能なローター５１と、ローター５１に連結される遊星歯車装置７０と、遊星歯車装置７０に連結され、弁体４０を移動させる駆動軸８０と、を有する。遊星歯車装置７０が、ローター５１と連結された第１の太陽歯車７１ａと、第１の太陽歯車７１ａと噛み合う金属製の第１の遊星歯車７１ｂと、第１の遊星歯車７１ｂを回転可能に支持する第１の遊星キャリア７１ｃと、第１の遊星キャリア７１ｃと連結された第２の太陽歯車７２ａと、第２の太陽歯車７２ａと噛み合う金属製の第２の遊星歯車７２ｂと、第２の遊星歯車７２ｂを回転可能に支持する第２の遊星キャリア７２ｃと、第２の遊星歯車７２ｂと噛み合う内歯車である出力歯車７２ｄと、第１の遊星歯車７１ｂおよび第２の遊星歯車７２ｂと噛み合う合成樹脂製の固定歯車７３と、を有する。駆動軸８０が、遊星歯車装置７０によって軸周りに回転されると軸方向（上下方向）に移動する。第１の遊星歯車７１ｂ、第１の遊星キャリア７１ｃ、第２の遊星歯車７２ｂおよび第２の遊星キャリア７２ｃが、駆動軸８０とともに上下方向に移動する。第１の遊星歯車７１ｂの複数の歯のそれぞれが、上下方向に延びる歯７１０である。歯７１０の上端部に上下方向に対して傾斜した傾斜面７１１があり、下端部に上下方向に対して傾斜した傾斜面７１２がある。第２の遊星歯車７２ｂの複数の歯のそれぞれが、上下方向に延びる歯７２０である。歯７２０の上端部に上下方向に対して傾斜した傾斜面７２１がある。

例えば、空気調和機の冷凍サイクルに組み込まれた電動弁１において、弁口１４の開度の全範囲（０～１００％）のうちの一部範囲（例えば、２０～３０％）のみが非常に多く使用され、一部範囲外の開度（例えば、１００％）が非常に少ない頻度で使用される場合がある。この場合、第１の遊星歯車７１ｂが固定歯車７３における上記一部範囲に対応した区間を何回も往復する。これにより、固定歯車７３における当該区間の摩耗が進み、固定歯車７３の歯に第１の遊星歯車７１ｂの傾斜面７１１に沿う段差が生じることがある。この段差に傾斜面７１１が突き当たると、段差に沿って傾斜面７１１がスライドして第１の遊星歯車７１ｂが上下方向および公転方向に移動する。第１の遊星歯車７１ｂが公転方向に移動すると、第１の遊星歯車７１ｂが自転して傾斜面７１１が段差から離れる。これにより、第１の遊星歯車７１ｂの移動が妨げられることを抑制できる。

また、傾斜面７１１における歯７１０の上下方向中央部に近い一端部７１１ａが、歯７１０の頂部７１３にあり、傾斜面７１１における歯７１０の上下方向中央部から遠い他端部７１１ｂが、第１の遊星歯車７１ｂの歯底面上にある。このようにすることで、傾斜面７１１によって固定歯車７３の歯に生じる段差全体が上下方向に対して傾斜する形状となる。そのため、この段差に傾斜面７１１が突き当たると、段差に沿って傾斜面７１１がより確実にスライドし、第１の遊星歯車７１ｂが上下方向および公転方向に確実に移動する。これにより、第１の遊星歯車７１ｂの移動が妨げられることをより抑制できる。なお、傾斜面７１１の他端部７１１ｂが、固定歯車７３の歯先面より径方向内側にあることで、傾斜面７１１によって固定歯車７３の歯に生じる段差全体を上下方向に対して傾斜する形状にすることができる。

第１の遊星歯車７１ｂの傾斜面７１２および第２の遊星歯車７２ｂの傾斜面７２１も、傾斜面７１１と同様の構成を有しており、傾斜面７１１と同様に機能する。

また、遊星歯車装置７０が、第１の歯車セット７１（第１の太陽歯車７１ａ、第１の遊星歯車７１ｂ、第１の遊星キャリア７１ｃ）と、第２の歯車セット７２（第２の太陽歯車７２ａ、第２の遊星歯車７２ｂ、第２の遊星キャリア７２ｃ、出力歯車７２ｄ）と、固定歯車７３と、を有する。駆動軸８０が、出力歯車７２ｄと同軸に連結されている。遊星歯車装置７０が、固定歯車７３を１つのみ有する。そして、固定歯車７３に第１の遊星歯車７１ｂおよび第２の遊星歯車７２ｂが噛み合う。このようにすることで、遊星歯車装置７０が、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構（第１の歯車セット７１、固定歯車７３）と、３Ｋ型の不思議遊星歯車機構（第２の歯車セット７２、固定歯車７３）と、を組み合わせた構成を有しているので、比較的大きい減速比を得ることができる。また、１つの固定歯車７３を第１の歯車セット７１および第２の歯車セット７２で共用するので、遊星歯車装置７０を簡易な構成にすることができる。

なお、遊星歯車装置７０は、１段または複数段の２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構で構成されていてもよい。例えば、遊星歯車装置７０が、太陽歯車と遊星歯車と遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有する構成では、ローター５１が、第１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の歯車セットの遊星キャリアが、第Ｋ＋１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、駆動軸が、第Ｎの歯車セットの遊星キャリアと同軸に連結される。遊星歯車装置７０が、固定歯車７３を１つのみ有する。そして、固定歯車７３にＮ個の歯車セットのそれぞれの遊星歯車が噛み合う。このようにすることで、遊星歯車装置７０において、比較的大きい減速比を得ることができる。また、１つの固定歯車７３をＮ個の歯車セットで共用するので、遊星歯車装置７０を簡易な構成にすることができる。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…電動弁、１０…弁本体、１０ａ…上部、１１…周壁部、１２…底壁部、１３…弁室、１４…弁口、１５…平面、１６…第１導管、１７…第２導管、２０…スリーブ、２１…第１円筒部、２２…段部、２３…第２円筒部、２４…フランジ部、３０…キャン、３２…凸部、３５…接合部材、４０…弁体、４１…ステム、４２…弁部、４３…ばね受け部、４３ａ…フランジ部、４４…ボール受け部、４４ａ…平板部、４４ｂ…凸部、５０…弁体駆動部、５１…ローター、５２…連結部材、５３…ローター軸、５４…軸受部材、５５…ローターばね、６１…駆動軸支持部材、６１ａ…内周面、６１ｃ…雌ねじ、７０…遊星歯車装置、７１…第１の歯車セット、７１ａ…第１の太陽歯車、７１ｂ…第１の遊星歯車、７１ｃ…第１の遊星キャリア、７１ｃ１…第１のキャリア本体、７１ｃ２…第１の支持柱、７１ｃ３…第１の補助柱、７１ｃ４…第１の連結板、７２…第２の歯車セット、７２ａ…第２の太陽歯車、７２ｂ…第２の遊星歯車、７２ｃ…第２の遊星キャリア、７２ｃ１…第２のキャリア本体、７２ｃ２…第２の支持柱、７２ｃ３…第２の補助柱、７２ｃ４…第２の連結板、７２ｄ…出力歯車、７２ｄ１…周壁部、７２ｄ２…底壁部、７３…固定歯車、７４…歯車ケース、８０…駆動軸、８０ａ…軸穴、８１…第１部分、８２…第２部分、８３…第３部分、８３ｃ…雄ねじ、８５…ボール、８６…開弁ばね、９０…ステーターユニット、９１…ステーター、９２…カバー、９３…取付部、９３ａ…嵌合孔、Ａ１…第１の組付体、Ａ２…第２の組付体

Claims (6)

1. 弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合う弁体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結され、前記弁体を移動させる駆動軸と、を有する電動弁であって、
   前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、
   前記駆動軸が、前記遊星歯車装置によって軸周りに回転されると軸方向に移動し、
   前記遊星歯車および前記遊星キャリアが、前記駆動軸とともに前記軸方向に移動し、
   前記遊星歯車の複数の歯のそれぞれが、前記軸方向に延びる歯であり、
   前記歯の端部に、前記軸方向に対して傾斜した傾斜面があることを特徴とする電動弁。
2. 前記傾斜面における前記歯の中央部に近い一端部が、当該歯の頂部にあり、
   前記傾斜面における前記歯の中央部から遠い他端部が、前記固定内歯車の歯先面より内側にある、請求項１に記載の電動弁。
3. 前記傾斜面における前記歯の中央部に近い一端部が、当該歯の頂部にあり、
   前記傾斜面における前記歯の中央部から遠い他端部が、前記遊星歯車の歯底面上にある、請求項１に記載の電動弁。
4. 前記遊星歯車装置が、前記遊星歯車を複数有し、
   一の前記遊星歯車における前記傾斜面の傾斜角度が、他の前記遊星歯車における前記傾斜面の傾斜角度と異なる、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電動弁。
5. 前記遊星歯車装置が、
   第１の前記太陽歯車と、
   第１の前記太陽歯車と噛み合う第１の前記遊星歯車と、
   第１の前記遊星歯車を回転可能に支持する第１の前記遊星キャリアと、
   第１の前記遊星キャリアと同軸に連結された第２の前記太陽歯車と、
   第２の前記太陽歯車と噛み合う第２の前記遊星歯車と、
   第２の前記遊星歯車を回転可能に支持する第２の前記遊星キャリアと、
   第２の前記遊星歯車と噛み合う内歯車である出力歯車と、を有し、
   前記駆動軸が、前記出力歯車と同軸に連結され、
   前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、
   前記固定内歯車に第１の前記遊星歯車および第２の前記遊星歯車が噛み合う、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。
6. 前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、
   前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
   第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
   前記駆動軸が、第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアと同軸に連結され、
   前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、
   前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。
   
   

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