JPH04316776A - 電動弁 - 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】

【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　，２
１ｂ　，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２１ｃ　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２
４を固着し、全開および全閉対応位置に係止部２５，２
６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２５，２６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２１ｂ　，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２
１ｂ　，２１ｃ　の少なくとも一方の周縁部に沿って複
数の孔７２，７３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２１
ｃ　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２
１ｂ　，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４１，４２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４１，４
２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４
１，４２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，２１
ｃ　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１
６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Ｚ
ｂ　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２１ｃ　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２８
０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　
，２１ｃ　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１Ｂにて反時計方向に回転されると、このギア２１
ａ　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１１２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５
３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５
７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２１ｃ　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４１ａ　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４
２ａ　を一体に設けるとともに、このストッパ本体４２
ａ　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２１
ｂ　，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　，４２ｂ　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)

【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。