JPH09135552A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の削減を図るとともに、組立の作業
性が良好で、かつ安価とする。 【解決手段】 モータ５の回転は減速歯車列を介して出
力軸２４に伝達されて出力軸２４が回動して開閉弁が開
く。モータ５の回転が停止すると、ねじりコイルばね２
７に蓄積されたばね力によって出力軸２４は反転して開
閉弁が閉じる。出力軸２４はねじりコイルばね２７のば
ね力に抗して手動操作することによって開閉弁が開く。
そして第６の歯車１４の内周部に一方向クラッチ１５が
固定され、第７の歯車１６にはクラッチ１５に嵌装され
る円筒部１７が一体に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば空調機器に内
設される冷温水遮断弁等を制御するスプリングリターン
型の電動アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の電動アクチェエータ
は、モータの回転力によって一方向へ出力軸を回転駆動
して開弁状態とし、モータへの通電を停止させることに
よって、スプリングの復帰力により出力軸を回転復帰さ
せて閉弁状態とする構造を採っている。そして、そのス
プリングによる復帰時にモータの慣性が各歯車およびス
トッパに衝撃的な力となってはたらくのを防止するため
モータの慣性を逃す必要があるとともに、停電時あるい
は電源線配線工事前には、出力軸をスプリング力に抗し
て一方向へ手動操作し開弁状態に保持する必要がある
が、手動操作時にモータがもつロータの慣性が負荷とな
らないために出力軸とモータとの間に回転伝達を断切す
る一方向クラッチが介装されている。

【０００３】図８は従来の電動アクチュエータの断面
図、図９は同じく出力軸の周囲を示した平面図で、これ
らの図に基づいてこれを説明する。全体を符号１で示す
電動アクチュエータには、有底浅皿状のロアーケース２
と、このロアーケース２の上面開口を覆う平板状のカバ
ー３とが備えられており、これらロアーケース２とカバ
ー３との間に歯車収納室４が形成されている。５は駆動
用のモータ、７はこのモータ５の回転軸６に固着された
モータピニオンである小径の第１の歯車、８は第１の歯
車７に噛合する大径の第２の歯車、９は第２の歯車８と
一体に形成され、ロアーケース２とカバー３との間に支
承された軸１０に第２の歯車８と同軸上に回転自在に支
持された小径の第３の歯車である。

【０００４】１１は第３の歯車９に噛合する大径の第４
の歯車、１２は第４の歯車１１と一体に形成され、ロア
ーケース２とカバー３との間に支承された軸１３に第４
の歯車１１と同軸上に回転自在に支持された小径の第５
の歯車である。１４は第５の歯車１２に噛合する大径の
第６の歯車、１６は第６の歯車１４と一体に形成され、
ロアーケース２とカバー３との間に支承された軸１８に
第６の歯車１４と同軸上に回転自在に支持された小径の
第７の歯車である。１９は第７の歯車１６に噛合する大
径の第８の歯車、２０は第８の歯車１９と一体に形成さ
れ、ロアーケース２とカバー３との間に支承された軸２
１に第８の歯車１９と同軸上に回転自在に支持された小
径の第９の歯車である。これら歯車８，９，１１，１
２，１４，１６，１９，２０は、モータ５の回転を減速
して伝達する減速歯車列を形成している。

【０００５】２２は第９の歯車２０と噛合する大径の第
１０の歯車であって、略ドーナツ状に形成され内周部に
一方向クラッチ１５が固定されており、この一方向クラ
ッチ１５を介して軸受２５によってロアーケース２とカ
バー３とに回転自在に支持され図示を省略した開閉弁が
連結された出力軸２４に連結されている。この一方向ク
ラッチ１５は、モータ５からの一方向への回転伝達を第
１０の歯車２２から出力軸２４に伝達し、また出力軸２
４からの前記モータ５からの一方向とは逆の他方向への
回転伝達を第１０の歯車に伝達するように機能する。２
７は一端が出力軸２４の上部に固定されたフランジ部材
２６に取り付けられ、他端がカバー３に取り付けられた
前記出力軸２４を反転させるためのリターンスプリング
としてのねじりコイルばね２７であって、モータ５から
の回転伝達によって回動する出力軸２４を回転復帰させ
るものである。２６ａは前記フランジ部材２６の側面に
突設された突起であって、カバー３の上面に突設した互
いに約９０°の回動角度分隔てた一対のストッパ３９
ａ，３９ｂと当接して、出力軸２４の回動範囲を規制し
ている。

【０００６】次にこのような構成の電動アクチュエータ
の動作を説明する。モータ５を通電すると、モータ５が
回転を開始して、このモータ５の回転は第１の歯車７か
ら減速歯車列を介して第１０の歯車２２に伝達されて一
方向クラッチ１５が出力軸２４をロックすることによ
り、モータの回転は出力軸２４に伝達される。こうして
出力軸２４がねじりコイルばね２７に抗して約９０°回
動して、突起２６ａが一方のストッパ３９ａに当接する
ことにより、回動が停止し、図示を省略した開閉弁が開
状態となり、この開状態はモータ５を通電している間保
持される。一方、モータ５への通電を停止すると、出力
軸２４はねじりコイルばね２７に蓄勢されたばね力によ
って、前述したモータ５によって回動した方向とは逆に
約９０°反転して回動する。このとき、一方向クラッチ
１５が出力軸２４をロックしているので、出力軸２４の
回動とともに第１０の歯車２２、減速歯車列およびモー
タ５が回転する。突起２６ａが他方のストッパ３９ｂに
当接すると出力軸２４の回動が停止し、図示を省略した
開閉弁が閉状態となる。このとき、一方向クラッチ１５
が出力軸２４のロックを解除して、第１０の歯車２２が
出力軸２４に対して空転するので、第１０の歯車２２、
減速歯車列およびモータ５への衝撃が緩和される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、モータ５の回転を伝達する最終
の歯車２２と出力軸２４との間に一方向クラッチ１５を
介装した構造としているために、この電動アクチュエー
タ１の出力トルク以上の許容トルクを備えた一方向クラ
ッチ１５を採用する必要があり、このため形状が大きく
なり、かつ高価となるといった問題があった。そこで、
図１０に示すように、第６の歯車１４と軸１８との間に
一方向クラッチ１５を介装したものが提案されている。
この構造のものでは、一方向クラッチ１５を駆動源であ
るモータ５に比較的近接した位置である減速歯車列の中
段に配置したので、一方向クラッチ１５の許容トルクを
小さくすることができるので、形状が小さくなり、かつ
安価となる。しかしながら、軸１８を回転自在に支持す
る構造としなければならないために、軸受４０を新たに
設けなければならない。このため、部品点数が増大する
とともに、組立工数も増加するといった問題があった。

【０００８】したがって、本発明は上記した従来の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、部品点数の削減を図るとともに、組立の作業性が良
好で、かつ安価な電動アクチュエータを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る電動アクチュエータは、モータの回転
によって一方向へ回転する出力軸と、一方向へ回転した
出力軸を他方向へ反転復帰させるリターンスプリング
と、前記モータの回転を出力軸に伝達する減速歯車列
と、前記モータと出力軸との間に介在する一方向クラッ
チとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記減速歯
車列の少なくとも２個の歯車を同軸上に軸装し、これら
２個の歯車の一方の内周部に一方向クラッチを固定する
とともに、他方の歯車に前記一方向クラッチの内周部に
嵌装される円筒部を一体に形成したものである。したが
って、一方向クラッチを介してモータからの回転が出力
軸に伝達される。また、出力軸がリターンスプリングに
よって反転したのち、出力軸が停止すると一方向クラッ
チによる連結が外れる。さらに出力軸を手動で回動させ
ると一方向クラッチによる連結が外れたまま出力軸のみ
回動する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明に係る電動アクチュエ
ータの全体を示す断面図、図２は同じく出力軸の周囲を
示す側面図、図３は同じく出力軸おける突起とストッパ
との当接状態を示す平面図、図４は同じく一方向クラッ
チによる結合状態の詳細を示すもので（ａ）は分解斜視
図、（ｂ）は断面図、図５は同じく一方向クラッチの動
作状態を示すモデル図である。

【００１１】これらの図において、上述した図８ないし
図１０に示す従来技術において説明した同一または同等
の部材については同一の符号を付して詳細な説明は省略
する。 本発明の特徴とするところは、第７の歯車１６
の上端面に軸１８が挿通される軸孔１７ａが形成された
円筒部１７が一体的に設けられており、この円筒部１７
が一方向クラッチ１５の内周部に装填される点にある。
したがって、ロアーケース２の軸孔に垂設した軸１８に
第７の歯車１６の軸孔１７ａを嵌装し、次に歯車１６の
円筒部１７に第６の歯車１４に固定した一方向クラッチ
１５を装填することにより、第７の歯車１６と第６の歯
車１４とが軸１８に組み付けることができるので、組立
が容易となる。

【００１２】２３は前記第１０の歯車２２の下面に突設
された突起であって、ロアーケース２の底面に突設した
互いに約９０°の回動角度分隔てた一対のストッパ２８
ａ，２８ｂ（ストッパ２８ｂは図示を省略）と当接し
て、出力軸２４の回動範囲を規制している。図５に示す
ように、一方向クラッチ１５の内周部には、図中反時計
方向に向かって先端の幅が漸次狭くなるように形成され
たカム面３０ａを有するくさび溝３０が複数設けられ、
このくさび溝３０内には、圧縮スプリング３２によって
くさび溝３０の先端側に圧接されたころ３１が配設され
ている。

【００１３】次に、このように構成された電動アクチュ
エータの動作を説明する。モータ５を通電すると、モー
タ５が回転を開始し、その回転は第１の歯車７から順次
第６の歯車１４に伝達され、第６の歯車１４は図５
（ａ）に示すように矢印Ａ方向に回転し、一方向クラッ
チ１５もＡ方向に回転する。この一方向クラッチ１５が
Ａ方向へ回転すると、圧縮スプリング３２のばね作用
で、ころ３１はカム面３０ａの噛み合い位置に進み、カ
ム面３０ａと第７の歯車１６の円筒部１７とのくさび作
用で円筒部１７をＡ方向に回転させるので、第７の歯車
１６もＡ方向に回転する。この第７の歯車１６のＡ方向
の回転は、順次伝達されて最終の第１０の歯車２２を図
３中時計方向に回動させ、突起２３がストッパ２８ａに
当接すると、図示を省略した開閉弁が開く。

【００１４】モータ５への通電を停止すると、出力軸２
４はねじりコイルばね２７に蓄勢されたばねの復帰力に
よって、前述したモータ５によって回動した方向とは逆
方向に反転して回動し、この回転は第１０の歯車２２か
ら順次第７の歯車１６に伝達され、円筒部１７は図５
（ｂ）に示すように矢印Ｂ方向に回転する。円筒部１７
がＢ方向へ回転すると、圧縮スプリング３２のばね作用
で、ころ３１はカム面３０ａの噛み合い位置に進み、円
筒部１７とカム面３０ａとのくさび作用で一方向クラッ
チ１５をＢ方向に回転させるので、第６の歯車１４もＢ
方向に回転し、順次第１の歯車７に伝達される。

【００１５】出力軸２４が約９０°回動すると、第１０
の歯車２２は図３（ａ）の状態から同図（ｂ）に示すよ
うに反時計方向に約９０°回動して、突起２３が他方の
ストッパ２８ｂに当接して出力軸２４は回転が停止し、
図示を省略した開閉弁が閉じる。このとき、図５（ｃ）
に示すように第７の歯車１６の円筒部１７の回転が停止
するのに対して、第６の歯車１４に固定した一方向クラ
ッチ１５が慣性によって矢印Ｂ方向に回転しようとする
ので、ころ３１がカム面３０ａから離れ、一方向クラッ
チ１５は円筒部１７に対して空転して惰性でＢ方向に回
転する。このように一方向クラッチ１５が円筒部１７に
対して空転することによって、第６の歯車１４から第１
の歯車７が慣性で空転するので、第１０の歯車２２の停
止による第６の歯車１４から第１の歯車７の衝撃が緩和
される。

【００１６】次に、出力軸２４を手動によって回動操作
して開閉弁を開く場合には、第１０の歯車２２を図３
（ｂ）の状態から同図（ａ）の状態とするように、出力
軸２４をねじりコイルばね２７のばね力に抗して回動さ
せる。このとき、第６の歯車１６の円筒部１７は図５
（ｄ）に示すように矢印Ａ方向に回動し、ころ３１はカ
ム面３０ａから離れ、円筒部１７は一方向クラッチ１５
に対して空転するので、出力軸２４の回動操作時にモー
タ５のロータの慣性が伝達されることがない。したがっ
て、出力軸２４にはねじりコイルばね２７のばね力によ
るトルクのみが負荷としてかかるだけであり、出力軸２
４の回動操作が容易である。

【００１７】図６および図７は、本発明の第２の実施の
形態を示すもので、図６は一方向クラッチによる結合状
態の詳細を示すもので（ａ）は分解した状態の側面図、
（ｂ）は組付けた状態の断面図、図７は同じく一方向ク
ラッチの動作状態を示すモデル図である。この第２の実
施の形態においては、一方向クラッチ１５を第７の歯車
１６の内周部に固定した点が、上述した第１の実施の形
態と異なる。すなわち、第６の歯車１４の下端面には、
軸１８が挿通される軸孔３５ａが形成された円筒部３５
が一体的に設けられており、この円筒部３５が一方向ク
ラッチ１５の内周部に装填されている。

【００１８】図７に示すように、一方向クラッチ１５の
内周部には、図中時計方向に向かって先端の幅が漸次狭
くなるカム面３０ａが形成されたくさび溝３０が複数設
けられ、このくさび溝３０内には、圧縮スプリング３２
によってくさび溝３０の先端側に圧接されたころ３１が
配設されている。

【００１９】このような構成において、モータ５に通電
されると、第６の歯車１４の円筒部３５が図７（ａ）に
示すように矢印Ａ方向に回転し、この円筒部３５がＡ方
向へ回転すると、圧縮スプリング３２のばね作用で、こ
ろ３１はカム面３０ａの噛み合い位置に進み、カム面３
０ａと第６の歯車１４の円筒部３５とのくさび作用で一
方向クラッチ１５をＡ方向に回転させるので、第７の歯
車１６もＡ方向に回転して、第１０の歯車２２は突起２
３がストッパ２８ａに当接するまで回動し、図示を省略
した開閉弁が開く。

【００２０】モータ５への通電を停止すると、ねじりコ
イルばね２７の畜勢されたばね力で出力軸２４が反転
し、第７の歯車１６に固定した一方向クラッチ１５が矢
印Ｂ方向に回転し、一方向クラッチ１５がＢ方向へ回転
すると、圧縮スプリング３２のばね作用で、ころ３１は
カム面３０ａの噛み合い位置に進み、円筒部３５とカム
面３０ａとのくさび作用で円筒部３５をＢ方向に回転さ
せるので、第６の歯車１４もＢ方向に回転する。

【００２１】出力軸２４が約９０°回動すると、第１０
の歯車２２の突起２３が他方のストッパ２８ｂに当接し
て出力軸２４は回転が停止し、図示を省略した開閉弁が
閉じる。このとき、図７（ｃ）に示すように第７の歯車
１６に固定した一方向クラッチ１５の回転が停止するの
に対して、第６の歯車１４の円筒部３５の慣性によって
矢印Ｂ方向に回転しようとするので、ころ３１がカム面
３０ａから離れ、円筒部３５は一方向クラッチ１５に対
して空転して慣性でＢ方向に回転する。

【００２２】出力軸２４をねじりコイルばね２７のばね
力に抗して手動によって回動操作して開閉弁を開くとき
には、第７の歯車１６に固定した一方向クラッチ１５は
図７（ｄ）に示すように矢印Ａ方向に回動し、ころ３１
はカム面３０ａから離れ、一方向クラッチ１５は円筒部
３５に対して空転するので、出力軸２４の回動操作時に
モータ５のロータの慣性が伝達されることがない。

【００２３】なお、本実施の形態では、リターンスプリ
ングとしてねじりコイルばね２７を用いたが、これに限
定されず、要は出力軸２４を反転させればよく、例えば
うず巻きばねを用いてもよく、種々の設計変更が可能で
ある。また、一方向クラッチ１５を第６の歯車１４と第
７の歯車１６との間に介装したが、減速歯車を構成する
歯車であればどの歯車間に介装してもよいことは勿論で
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータの回転によって一方向へ回転する出力軸と、一方向
へ回転した出力軸を他方向へ反転復帰させるリターンス
プリングと、前記モータの回転を出力軸に伝達する減速
歯車列と、前記モータと出力軸との間に介在する一方向
クラッチとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記
減速歯車列の少なくとも２個の歯車を同軸上に軸装し、
これら２個の歯車の一方の内周部に一方向クラッチを固
定するとともに、他方の歯車に前記一方向クラッチの内
周部に嵌装される円筒部を一体に形成したことにより、
一方向クラッチのトルク容量を小さくすることができる
ので、小型で安価とすることができる。また、一方向ク
ラッチによる歯車間の回転伝達を軸によって行うことな
く直接歯車間で行うようにしたので、軸を回転自在に支
持する軸受を必要とせず、このため部品点数が削減され
る。さらに、一方の歯車の内周部に固定した一方向クラ
ッチの内周部に他方の歯車の円筒部を嵌装すればよく、
両歯車の組立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電動アクチュエータの全体を示
す断面図である。

【図２】 本発明に係る電動アクチュエータの出力軸の
周囲を示す側面図である。

【図３】 本発明に係る電動アクチュエータの出力軸お
ける突起とストッパとの当接状態を示す平面図で、
（ａ）は開閉弁が開いた状態を示し、（ｂ）は開閉弁が
閉じた状態を示す。

【図４】 本発明に係る電動アクチュエータの一方向ク
ラッチによる結合状態を示し、（ａ）は分解斜視図、
（ｂ）は断面図である。

【図５】 本発明に係る電動アクチュエータの一方向ク
ラッチのモデル図で、（ａ）はモータからの回転を出力
軸に伝達するときの状態を示し、（ｂ）は出力軸がリタ
ーンスプリングによって反転復帰したときの回転伝達の
状態を示し、（ｃ）は反転復帰した出力軸が停止したと
きの状態を示し、（ｄ）は出力軸を手動操作で回動させ
たときの状態を示す。

【図６】 本発明に係る電動アクチュエータの第２の実
施の形態を示し、（ａ）は一方向クラッチによる結合状
態を分解して示す平面図、（ｂ）は断面図である。

【図７】 本発明に係る電動アクチュエータの第２の実
施の形態の一方向クラッチのモデル図で、（ａ）はモー
タからの回転を出力軸に伝達するときの状態を示し、
（ｂ）は出力軸がリターンスプリングによって反転復帰
したときの回転伝達の状態を示し、（ｃ）は反転復帰し
た出力軸が停止したときの状態を示し、（ｄ）は出力軸
を手動操作で回動させたときの状態を示す。

【図８】 従来の電動アクチュエータの全体を示す断面
図である。

【図９】 従来の電動アクチュエータの出力軸の周囲の
示した平面図である。

【図１０】 従来の電動アクチュエータの第２の例の全
体を示す断面図である。

【符号の説明】

１…電動アクチュエータ、５…モータ、１４…第６の歯
車、１５…一方向クラッチ、１６…第７の歯車、１７…
円筒部、１８…軸、２３…突起、２４…出力軸、２７…
ねじりコイルばね、２８…ストッパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転によって一方向へ回転する
   出力軸と、一方向へ回転した出力軸を他方向へ反転復帰
   させるリターンスプリングと、前記モータの回転を出力
   軸に伝達する減速歯車列と、前記モータと出力軸との間
   に介在する一方向クラッチとを備えた電動アクチュエー
   タにおいて、前記減速歯車列の少なくとも２個の歯車を
   同軸上に軸装し、これら２個の歯車の一方の内周部に一
   方向クラッチを固定するとともに、他方の歯車に前記一
   方向クラッチの内周部に嵌装される円筒部を一体に形成
   したことを特徴とする電動アクチュエータ。