JPH0389826A - バルブ制御用パルスモータ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はエアコンにおける冷媒流量制御や、風呂、シャ
ワーにおける燃焼用ガス、空気、温水、液体燃料などの
流量制御に用いられるバルブ制御用パルスモータ組立体
に関するものである。

［従来の技術］ 最近、たとえば、第３図および第４図に示すように、パ
ルスモータを用いて電子的に回転が制御されるいわゆる
電子制御弁が実用化されている。

第３図は上記電子制御弁に用いられるパルスモータ組立
体の一例を示し、これは外ヨーク３１および内ヨーク３
２と環状コイル３３とでステータ部を構成し、ロータ３
４とロータ軸３５とでロータ部を構成し、内周歯極部３
１ａ。

３２ａに嵌入する非磁性体の密閉ケース３６を設け、密
閉ケース３６の内部にはロータ軸３５の出力側にねじ軸
部３５ａとニードル弁体３７を設けたロータ３４を軸受
３８ａとねじ係合板３８とにより、上下動自在に、かつ
、回転しつるように支持したものとなっている。そして
、ロータ３４の正逆回転に伴なってニードル弁体３７を
弁口３９の弁座４０に対して下降または上昇させること
により、バルブ流路４１から流路４２への流量制御を行
うものである。

また第４図に示すものは、この種パルスモータ組立体の
他の例であり、これはパルスモータ５１の回転出力を、
減速歯車機構５２を介して軸受５３とねじ係合板５４に
より支持されたマイナスネジ頭状ねじ軸５５（第５図参
照）に、減速機構出力軸５２ａをマイナスドライバ状に
して係合伝達し、その正逆回転によりベローズ５６によ
り支持されたニードル弁体５７に下降と上昇を行わせて
弁部５９の弁口５８の開口部を調節することにより流量
の制御を行なうようになっている。

しかし、上記のような従来構造のバルブ制御用パルスモ
ータ組立体では、次に述べるような問題点がある。

第３図のパルスモータ組立体では、密閉ケース３６内に
モータのロータ部と弁部を収容し、その外周にステータ
部を固定する構造をとっているため、ステータ部とロー
タ間の間隙が太きくなってトルクが小さく、つまり、推
力が小さくならざるを得ないという欠点がある。このこ
とから所要推力を得るためには、必然的にモータ組立体
全体が大きくなってしまい、コスト高を招くばかりでな
く、消費電力、モータを駆動する電源容量およびモータ
を駆動するトランジスタの容量等すべてが大きくなると
いう欠点がある。また、ロータ軸３５がそのまま出力軸
になっているため、モータ車体の分解能（１回転ステッ
プ数）が４８ステップ／回転という低いものにならざる
を得ないという問題点があった。

つぎ定第４図に示すパルスモータ組立体では、減速機構
を介して最終出力軸を駆動するようになっているため第
３図のものに比し、モータが小さい、消費電力が小さい
、減速機構により大きな推力が得られ、分解能が高い（
減速比が１／３０であると、分解能は４８ｘ　３０＝　
１４４０ステップ／回転）という利点は有るが、第５図
に示すように、減速機構出力軸のマイナスドライバ形状
の加工、同じくねじ軸のマイナス状溝加工といった加工
を必要とし、生産コスト高を招くばかりでなく、部品点
数も多いという問題点があった。

そこで、上記の問題点を解決するものとして、第６図に
示すバルブ制御用パルスモータ組立体が提案され、特願
昭６３−３３２１１８号として出願されている。

上記提案のパルスモータ組立体に用いられるパルスモー
タは、外ヨーク６１および内ヨーク６２と環状コイル６
３とで構成されたステータ部と、ロータコア６４および
一体成形からなるロータ間座６４ａならびにモータピニ
オン６４ｂとで構成されたロータ部からなり、該パルス
モータは、モータピニオン６４ｂと出力歯車６６ａの間
に設けられた中間歯車６７ａ、　６７ｂ、　６８ａ、　
８８ｂから構成される減速機構とともに外ケース８３内
に収納される。

前記減速機構の各歯車は、外ケース８３内に収納される
が、この場合、ロータ軸６５は外ケース８３に設けたロ
ータ軸受８３ａと地板７２に設けた軸穴７２ａに支承さ
れ、前記ロータコア６４とともに中間歯車８７ａ、６７
ｂがロータ軸６５に紐挿入されている。また中間歯車６
８ａ、　６８ｂは外ヨーク６１に溶接されているフラン
ジ７１に設けたスタッド軸穴７１ａにかしめられたスタ
ッド７４に紐挿入される。

なお地板７２は、たとえば、亜鉛メツキ鋼板であり、外
ケース８３に設けた爪部８３ｂによってゴムシート７３
とともにかしめられる。

前記中間歯車６７ｂとこれに噛合する出力歯車６６ａは
ともに平歯車であり、出力歯車６６ａと一体の出力軸６
６にねじ孔６６ｂが形成され、該ねじ孔６６ｂは前記ス
タッド７４に設けたねじ部７４ａに螺合されるようにす
る。

ロックナツト７０は上記構成のパルスモータおよび減速
機構からなるパルスモータ組立体を外部のバルブユニッ
ト締付連結するためのもので、外ケース８３の先端を鋭
角部８３ｃとし、該ナツト７０の締付けにより、バルブ
ユニットの接続バイブ端部に対して食い込ませて気密を
保つようになっている。

またロックナツト７０は外ケース８３に設けた溝８３ｄ
にストッパリング８１を嵌め込むことで、ロックナツト
７０の抜けを防ぐ構造をとっている。

出力軸受６９には出力軸６６のストレート部が嵌入し、
ラジアル荷重を支承する。ボール６６ｃは出力軸６６の
先端に固着した鋼球である。これは弁体に作用するとき
、押しながら回転するので、摩擦抵抗の軽減と摩耗防止
とを目的とするものである。

また出力軸６６に設けた溝６６ｄにストッパリング８２
を嵌め込む構造をとっており、これは出力軸６６がパル
スモータの回転動力によって上昇する場合に、前記スト
ッパリング８２と出力軸受６９とで機械的に停止させ、
平歯車からなる中間歯車６８ａ、　６８ｂへの衝当防止
の機能を果している。また出力軸６６が下降した場合は
、出力軸６６に設けた段付部６６ｅと出力軸受６９に設
けた段部６９ａとで機械的に停止させ、出力軸６６の出
の量の規制および出力歯車６６ａの抜は防止の機能を果
している。

パルスモータは、ロータ軸６５を含む上記ロータ部、外
ヨーク６１、内ヨーク６２、フランジ７１、スタッド７
４、巻線用コイルボビン７５、巻線を外部に引き出すた
めに用いるポスト７６、該ポストにはまって半田付けさ
れるフレキシブルプリント基板７７とリード線を中継し
て半田付けされるポスト７８、該ポスト７８を半田付け
して支持するガラスエポキシ材の基板７９、該基板７９
を固定するブツシュ８０により構成されている。

また前記パルスモータおよび減速機構ならびに地板７２
が外ケース８３にゴムシート７３を押し付けなから該地
板７２により収納され、外ケース８３の反出力側に設け
られたプール部に給電用リード線接続部８６を設け、該
プール部にシール剤８４を流入密閉してあり、外からの
給電用リード線８５などを伝わって、毛細管現象による
水分がパルスモータ組立体の中、に侵入することをも含
めて防水密閉対策をしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第６図に示したバルブ制御用パルスモー
タ組立体においては、スタッド７４のねじ部７４ａに出
力軸６６をねじ込む際に、出力軸６６には出力歯車６６
ａが固定され、中間歯車６７ａと噛み合い、また中間歯
車６７ｂは中間歯車８８ａと、さらに中間歯車６８ｂは
モータピニオン６４ｂ　と噛み合っているから、これら
を回転させながら、ねじ込まなければならないので、組
立上の困難さがあり、また最近において強く要求されて
いる小型化と軽量化についても、やや困難であるという
問題点がある。またシール剤８４およびリード線８５が
上部に設けられているので、該組立体の上面に結露した
水分がシール剤とケースの間およびシール剤とリード線
被覆の間で氷結し、該氷結によるシールの亀裂を繰り返
して、その結果水分が組立体の内部へ侵入し易いという
問題点もある。

本発明は、上記のような問題点を解決しよいつとするも
のである。すなわち、本発明は、組立性がよく、小型化
および軽量化が容易であって、しかも、組立体の表面に
結露した水分の該組立体の内部への侵入を防止すること
ができるバルブ制御用パルスモータ組立体を提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、パルスモータと
、このパルスモータの下部に設けられたモータピニオン
と、このモータピニオンの回転を出力歯車に伝達する中
間歯車群と、前記出力歯車を上部に固着して回転運動を
鉛直進退運動に変換するねじ部を有する下向きの出力軸
と、前記ねじ部と螺合する出力軸受を有するギアケース
と、このギアケースの下部に取付けられてバルブユニッ
トと結合するロックナツトとを備えているバルブ制御用
パルスモータ組立体において、該中間歯車群を含む減速
歯車群の空間スペースに前記ギアケースと一体で該減速
歯車群と壁を隔てた所にモータ給電線の出口部を備え、
かつ、該出口部でリード線と組立体内との気密シールを
行なっているシール剤を有し、しかも、前記モータ給電
線が該出口部から出力軸側のほうに向いて前記リード線
と結線されているものとした。

［作　　　用］ 本発明によれば、パルスモータの下位に減速歯車群が位
置し、出力軸が下向きになっているので、各部品を下位
のものから順に上部に挿入して組立つから、組立性がよ
く、また中間歯車群を含む減速歯車群の空間スペースを
有効利用してモータ給電線の出口部が設けられているの
で、小型化および軽量化を容易に図ることができ、しか
も、一般的な取付は姿勢である出力軸が下側を向いて用
いる時に全てのシール部が下側を向くので、組立体表面
に結露した水滴が落下してくれて、シール部に溜った水
分が氷結してシール部とケース部に亀裂を生じさせるこ
とがない。

［実　施　例］ 第１図および第２図は本発明の一実施例を示している。

同図において、１はロックナツト、２はストッパリング
、３は出力軸、４は鋼球、５はストッパリング、６は出
力軸受、７は出力歯車、８は中間歯車、９は軸柱、１０
は中間歯車、１１はモータピニオン、１２は反出力軸受
、１３は中地板、１４は上地板、１５はスプリングビン
、１６はカラー　１７はギアケース、１８はモータケー
ス、１９はフレキシブルプリントケーブルからなるモー
タ給電線、２０は保護ブツシュ、２１はリード線、２２
はパルスモータ、２３と２４はシール剤である。

すなわち、ロックナツト１はギアケース１７の下部に嵌
り、ストッパリング２により外れないようになっている
。また結合部のギアケース１７の先端はナイフェツジ（
鋭角）になっていて、ロックナツト１を締め付けること
により、該ナイフェツジが図示されていないニードル弁
に気密接合される。

ギアケース１７の出力部には出力軸受６を設け、その軸
受６の内径にはＭ４ピッチ０．７ｍ１１１の雌ねじを切
ってあり、出力軸３には同様にＭ４ピッチ０．７Ｈの雄
ねじを切っである。出力軸３の先端には鋼球４が溶接さ
れていて、出力軸３の回転による鉛直前進後退時に鋼球
４が図示されていないニードル弁の弁体に作用して弁口
の開口度を制御する。

出力軸３の先端部に取付けられたストッパリング５は出
力軸３の後退時の上死点ストッパである。ストッパリン
グ５は出力軸受６に出力軸３を螺合してから取付ける。

つぎに、パルスモータ２２の回転から出力軸３の進退作
用までの勤カ伝達について説明する。

パルスモータ２２は、形状外径２５ｍｍ、長さ１５■、
ステップ角７．５°のモータで、上地板１４に固定しで
ある。モータ出力軸にはモータピニオン１１（歯数Ｚ−
１５、モジュールｍ　＝　０．３）を固定する。そ−タ
ピニオン１１と中間歯車１０の平歯車部（歯数ｚ＝４８
、モジュールＭ　＝　０．３）が噛み合い、中間歯車１
０のピニオン歯車部（歯数Ｚ＝１６、モジュールＭ　−
０，３）と中間歯車８の平歯車部（歯数２−５０、モジ
ュールＭ　−０，３）が噛み合い、中間歯車８のビニオ
ン歯車部（歯数Ｚ−１２、モジュールＭ÷０．４）と出
力歯車７が噛み合っている。

出力歯車７は出力軸３の上部に固定してあり、出力軸３
の反出力軸側は反出力軸受１２で支承している。

減速歯車群の減速比は１／３０で、１信号当りパルスモ
ータ２２が７．５度（１７４８回転）回転すると、出力
軸３は、１／３０ｘ　１／４８−１／１４４０だけ回転
する。この時の出力軸３の直進移動量は、ねじピッチが
０．７ｎ＋ＩＩであるから、０．７　ＸＩ／１４４０与
０．０００４８８１１１１１となる。つまり、１４４０
パルスで０．７ｍｍ進退できる。

出力軸３が回転前進して、出力軸３のフランジ部が出力
軸受６に当ることが出力軸３の前進の下死点ストッパと
なっている。

パルスモータ２２の給電部は、端子ピンが６木立ってお
り、モータ車体の組立後に該端子ビンに通電して性能検
査を済ませておく、このモータ単体の検査後に該端子ビ
ンにフレキシブルプリントケーブルからなるモータ給電
線１９を半田付けしておく。

つぎに、′ｓ１図および第２図に示したパルプ制御用パ
ルスモータ組立体の組立順序について説明する。

（１）ギアケース１７に出力軸受６を圧入かしめて前後
に力が加わっても、抜けないように固定する。

（２）ギアケース１７に軸柱９を圧力する。

（３）先端に鋼球４を溶接し、中央部に出力歯車７を固
定した出力軸３を出力軸受６にねじ込む。

（４）中間歯車８を出力歯車フと噛み合うように、軸柱
９に挿入する。

（５）地板の支柱となるスプリングピン１５の３本を中
地板１３に装着してから、ギアケース１７に挿入する。

この時、中地板１３に装着してから、ギアケース１７に
挿入する。この時、中地板１３にあけた穴で軸柱９を受
ける。

（６）出力軸３の反出力軸側に中間歯車８と噛み合うよ
うに、中間歯車１ｏを挿入する。

（７）反出力軸受１２を上地板１４に固定後、上地板１
４の量大がスプリングピン１５と嵌り合い、かつ、反出
力軸受１２の穴が反出力軸を受けるように、ギアケース
１７に上地板１４を挿入する。

（８）モータ給電線１９付きで、出力軸３に、モータピ
ニオン１１を固定したパルスモータ２２を、モータピニ
オン１１が中間歯車１゜と噛み合うように、上地板１４
に固定する。

（９）ギアケース１７に保護ブツシュ２ｏを挿入する。

（ｌＯ）モータ給電線１９を保護ブツシュ２ｏの穴に通
し、モータ給電線１９の出口部の外側まで引出しておく
。

（１１）モータケース１８とギアケース１７の嵌合部に
シール剤２３を塗り、モータケース１８をギアケース１
７に嵌合してモータケース１８の端面をリング状にかし
める。

（１２）出力軸３にストッパリング５を装着する。

（１３）ギアケース１７にロックナツト１を装着し、ロ
ックナツト１の抜は止め用のストッパリング２を装着す
る。

以上までが、各種リード線２１の仕様に対応可能な半製
品の状態であり、この状態で在庫等ができる。

こののち、リード線２１の仕様が決定したならば、ある
いは、それが決定しているならば、（１４）モータ給電
線１９の出口部から引出した端部に、仕様ごとのリード
線２１を半田付けで結線する。

（１５）モータ給電線１９をモータケース１８内に押し
込み、モータ給電線１９とリード線２１の半田付は部が
保護ブツシュ２ｏに当る位置にする。この時、保護ブヅ
シュ２０が前記半田付は部のギアケース１７どの絶縁を
兼ねるようにしておく。

（１６）モータ給電線１９の出口部にシール剤２４を満
たし、固化させ、リード線２１と組立体の気密を確保す
る。

以上で、組立体が完成する。

第１図および第２図に示したバルブ制御用パルスモータ
組立体においては、減速歯車群の空間スペースを有効利
用して、モータ給電線１９の出口部を設けたので、小型
軽量化ができ、また−数的な取付は姿勢である出力軸３
が下側を向いて用いる時に、全てのシール剤２３．２４
が下側を向くので、該組立体の外周表面に結露した水滴
が落下してくれ、シール部に溜った水分が氷結してシー
ル部とケース部に亀裂を生じさせることがなく、冷凍機
用等の一３０℃の低温においても、信頼性が向上する。

しかも、組立においては、減速歯車や地板等を順次挿入
していくだけで、組立つから、組立コストが低減され、
またギアケース１７とモータケース１８を分離したから
、ギアケース１７の底が浅く、さらに組立し易くなり、
小型軽量化と併せ、コスト面で有利となる。またシール
部の容積を小さくすることができて、樹脂が温度変化で
割れることがなく、高価なシール剤が小量で済み、この
点でも、コストを削減できる効果がある。

さらに、ギアケース１７とモータケース１８のシールに
ついては、モータケース１８がギアケース１７に、かぶ
さるようにしてリング状にかしめられるから、シールの
気密性で信頼性が向上し、かしめ作業も、リング状かし
めのため、作業が容易であり、またパルスモータ２２に
おいては完成品を用いることから、モータ検査後に該組
立体に用いるので、組立体としての不良を低減でき、か
つ、モータ給電線１９にフレキシブルプリントケーブル
を用いるので、ギアケース１７にパルスモータ２２を組
込み、モータケース１８をシールかしめした後に、該フ
レキシブルプリントケーブルの半田部端末を組立体外に
引出せるから、この状態で標準在庫ができる効果があり
、その後で客先別仕様別の各種リード線２１を半田付け
して出荷できるという大きな効果がある。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、パルスモータの
下位に減速歯車群が位置し、出力軸が下向きになってい
るので、各部品を下位のものから順に上部に挿入してい
けば、組立つから組立性がよく、また中間歯車群を含む
減速歯車群の空間スペースを有効利用してモータ給電線
の出口部が設けられているので、小型化および軽量化を
容易に図ることができ、しかも、−数的な取付は姿勢で
ある出力軸が下側を向いて用いる時に全てのシール部が
下側を向くので、組立体の外周表面に結露した水滴が落
下してくれ、シール部に溜った水分が氷結してシール部
とケース部に亀裂を生じさせることがないなどの諸効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した正面断面図、第２図
は同じく側面断面図、第３図は従来の技術の１つの例を
示した正面断面図、第４図は同じくもう１つの例を示し
た正面断面図、第５図は第４図のマイナスドライバ状出
力伝達部の一部を示した拡大斜視図、第６図はさきに出
願されたこの種の組立体の正面断面図である。 １・・・ロックナツト、　　３・・・出力軸、６・・・
出力軸受、　　　　　７・・・出力歯車、８．１０・・
・中間歯車、 １１・・・モータピニオン、１７・・・ギアケース、１
８・・・モータケース、 １９・・・モータ給電線、　　２１・・・リード線、２
２・・・パルスモータ、２３．２４・・・シール剤。 第 １ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　パルスモータと、このパルスモータの下部に設けら
   れたモータピニオンと、このモータピニオンの回転を出
   力歯車に伝達する中間歯車群と、前記出力歯車を上部に
   固着して回転運動を鉛直進退運動に変換するねじ部を有
   する下向きの出力軸と、前記ねじ部と螺合する出力軸受
   を有するギアケースと、このギア ケースの下部に取付けられてバルブユニットと結合する
   ロックナットとを備えているバルブ制御用パルスモータ
   組立体において、該中間歯車群を含む減速歯車群の空間
   スペースに前記ギアケースと一体で該減速歯車群と壁を
   隔てた所にモータ給電線の出口部を備え、かつ、該出口
   部でリード線と組立体内との気密シールを行なっている
   シール剤を有し、しかも、前記モータ給電線が該出口部
   から出力軸側のほうに向いて前記リード線と結線されて
   いることを特徴とするバルブ制御用パルス モータ組立体。 ２　モータ部と減速歯車群部の中間で、モータケースと
   ギアケースが分離されていて、該 モータケースがギアケースにかぶさるように結合されて
   いる請求項１記載のバルブ制御用パルスモータ組立体。 ３　モータ給電線がフレキシブルプリントケーブルから
   なり、このフレキシブルプリント ケーブルの端末をギアケースに設けた保護 ブッシュの穴を通してギアケースの外方へ引出してなる
   請求項１または２記載のバルブ制御用パルスモータ組立
   体。