JPH0946968A - バルブ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力軸の手動操作を可能にしつつモータの回
転力を円滑に伝達し、耐久性とシール性を向上させる。 【解決手段】 モータ３の回転を伝達する回転力伝達機
構４の途中に設けられたクラッチ手段６を、第１ギヤユ
ニット１２と、第１ギヤユニット１２に噛み合う噛合位
置から軸線方向に移動して第１ギヤユニット１２とは離
れる離間位置まで変位可能なクラッチギヤ１３と、クラ
ッチギヤ１３を噛合位置に押し付ける円錐コイルスプリ
ング２１と、クラッチギヤ１３を離間位置に変位させる
ことが可能な操作軸２２と、操作軸２２を前記クラッチ
ギヤ１３より離れる方向に押し付けるコイルスプリング
２３を備えると共に、操作軸２２を操作するための孔を
ねじ２７により液密に塞ぐ。また、出力軸５の他端５ｂ
を、軸カバー３０で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブ用アクチュ
エータに関するものである。さらに詳しくは、停電時等
においてモータを制御バルブから切り離してこの制御バ
ルブを手動で操作することが可能なバルブ用アクチュエ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動モータや流体圧モータ等を備えるア
クチュエータを使用して、流体制御バルブを自動的に操
作することがある。しかしながら何らかのトラブルで前
記モータへの電力又は流体圧等の供給が断たれた場合に
は、流体制御バルブを手動で操作する必要がある。この
場合、流体制御バルブに連結されてこれを回転操作する
出力軸をモータから切り離し、操作力の低減とバルブ操
作の自由度を確保するのが一般的である。

【０００３】従来、手動操作の為の機構を備えるバルブ
用アクチュエータとして、特開平５−３３２４６７号公
報に開示された発明がある。このアクチュエータでは、
図６に示すように、バルブを操作する出力軸１０１に固
定歯車１０２を取り付けると共に、軸方向に移動可能な
係合歯車１０３をばね１０４の弾性力をもって固定歯車
１０２に噛み合う位置に押し付け、モータ１０５の回転
力の伝達を可能にしている。

【０００４】係合歯車１０３は、ノブ１０６に操作され
て軸方向に移動する。即ち、ケーシング１０７から突出
しているノブ１０６を押し込み操作すると、このノブ１
０６に押された係合歯車１０３がばね１０４を押し縮め
ながら軸方向に移動して固定歯車１０２から離れる。し
たがって、モータ１０５やその回転力を伝達する複数の
歯車１０８，１０９等に対して出力軸１０１がフリーに
なり、小さな操作力で出力軸１０１及び図示しない制御
バルブを手動操作することが可能になる。

【０００５】そして、制御バルブの手動操作を終了して
ノブ１０６から手を離すと、押し縮められていたばね１
０４が係合歯車１０３を固定歯車１０２に噛み合う位置
に移動させ、同時にノブ１０６は係合歯車１０３に押し
上げられて元の位置に復帰する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
バルブ用アクチュエータにおいては、係合歯車１０３を
移動させるノブ１０６の先端がこの係合歯車１０３と常
時接触しているので、アクチュエータの作動時に余分な
摩擦力が発生する。このため、回転力の円滑な伝達が妨
げられる虞がある。また、モータ１０５に余分な負荷が
かかると共に接触部分が摩耗するので、バルブ用アクチ
ュエータの耐久性が悪化する。さらに、ケーシング１０
７からノブ１０６が突出しており、しかもこのノブ１０
６は押し込み操作されるので、ケーシング１０７内のシ
ール性を維持し難いという問題もある。

【０００７】本発明は、モータの回転力を円滑に伝達で
きると共に、耐久性とシール性に優れたバルブ用アクチ
ュエータを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、ケーシング内にモータ及び回転力伝達機
構を液密に収容し、モータの回転を回転力伝達機構を介
してバルブ操作用の出力軸に伝達する一方、当該出力軸
を手動操作する場合には回転力伝達機構の途中に設けら
れたクラッチ手段を切断状態にしてモータと出力軸とを
切り離すことが可能なバルブ用アクチュエータにおい
て、クラッチ手段は、モータの回転を伝達する中間歯車
と、中間歯車に噛み合う噛合位置から軸線方向に移動し
て中間歯車とは離れる離間位置まで変位可能なクラッチ
ギヤと、該クラッチギヤを噛合位置に押し付ける第１弾
性部材と、ケーシングに摺動自在に支持されてクラッチ
ギヤを離間位置に変位させることが可能な操作軸と、該
操作軸とケーシング間に配置されて当該操作軸をクラッ
チギヤより離れる方向に押し付ける第２弾性部材を備え
ると共に、ケーシングに設けられた操作軸を操作するた
めの孔を蓋部材により液密に塞いで構成されている。

【０００９】したがって、出力軸を手動操作する場合
は、蓋部材をケーシングから外して操作軸を押し込み操
作し、クラッチギヤを噛合位置から離間位置に変位させ
る。離間位置では、クラッチギヤは中間歯車から切り離
され、クラッチ手段は切断状態になってモータ側に対し
て出力軸がフリーになる。この状態で、バルブ操作用の
出力軸を手動で操作する。

【００１０】この状態から操作軸の押し込み操作を解除
すると、第２弾性部材が操作軸を復帰させ、また、第１
弾性部材がクラッチギヤを噛合位置に変位させる。した
がって、クラッチギヤが中間歯車に噛み合い、クラッチ
手段は接続状態になってモータの回転を出力軸に伝え
る。また、操作軸が元の位置に復帰すると、その先端は
クラッチギヤから離れる。

【００１１】この後、ケーシングに設けられた操作軸を
操作するための孔を蓋部材で塞ぎ、ケーシング内をシー
ルする。

【００１２】また、本発明のバルブ用アクチュエータ
は、出力軸の手動操作端をケーシングに設けられた孔か
ら外方に突出させると共に、この孔を出力軸の手動操作
端とともに軸カバーで液密に覆うことが望ましい。

【００１３】この場合、出力軸の手動操作を行うときに
は、軸カバーをケーシングから取り外すだけで出力軸の
手動操作端がケーシングの外方に露出する。一方、手動
操作を完了した後、軸カバーを取り付けるだけで出力軸
の操作端とケーシングの孔が塞がれる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２は、本発明にかかるバルブ用
アクチュエータの一実施例を示している。なお、図１
は、回転力伝達機構４の各要素が同一断面上に列ぶよう
に展開して示している。このバルブ用アクチュエータ
（以下、単にアクチュエータと記す）１は、図５に示す
ように、例えば冷暖房機に組み込まれた液体制御バルブ
２９をコントロールするものである。アクチュエータ１
は、ケーシング２内にモータ３及び回転力伝達機構４等
を気密に収容し、モータ３の回転を回転力伝達機構４を
介してバルブ操作用の出力軸５に伝達する。そして、出
力軸５を手動で操作する場合には、前記回転力伝達機構
４の途中に設けられたクラッチ手段６を切断状態にして
前記モータ３と前記出力軸５とを切り離す。

【００１６】アクチュエータ１のケーシング２は、カバ
ー７及び下地板８より構成され、これらの間はＯリング
３６でシールされている。ケーシング２内は上地板９で
画されており、モータ３は上地板９に固定されている。
また、回転力伝達機構４は、モータ３の回転軸に固定さ
れたピニオン１０と、出力軸５に固定されたドリブンギ
ヤ１１と、直列的に噛み合ってピニオン１０の回転をド
リブンギヤ１１に伝達する５個のギヤユニット１２〜１
６より構成されている。各ギヤユニット１２〜１６は大
径ギヤ１２ａ〜１６ａとピニオン１２ｂ〜１６ｂより構
成され、各ギヤユニット毎に大径ギヤとピニオンは一体
化されている。各ギヤユニット１２〜１６において、伝
達する回転力は大径ギヤ１２ａ〜１６ａに入力し、ピニ
オン１２ｂ〜１６ｂより出力される。したがって、各ギ
ヤユニット１２〜１６の列は、ピニオン１０の回転を順
次減速しながらドリブンギヤ１１に伝達する。各ギヤユ
ニット１２〜１６のうち、第２ギヤユニット１３は支持
軸１７に沿って移動可能なクラッチギヤとなっている。
一方、第２ギヤユニット１３以外のギヤユニット１２，
１４〜１６は、巻スリーブ１８〜２０に支えられて軸方
向に移動不能となっている。なお、図２に各ギヤユニッ
ト１２〜１６の位置関係を示す。

【００１７】クラッチ手段６は、前述の第１ギヤユニッ
ト１２及び第２ギヤユニット（以下、クラッチギヤとい
う）１３と、該クラッチギヤ１３をその噛合位置に押し
付ける第１弾性部材２１と、ケーシング２に摺動自在に
支持されてクラッチギヤ１３をその離間位置に変位させ
ることが可能な操作軸２２と、操作軸２２とケーシング
２間に配置されて操作軸２２をクラッチギヤ１３より離
れる方向に押し付ける第２弾性部材２３より構成されて
いる。

【００１８】第１ギヤユニット１２は、クラッチギヤ１
３と噛み合ってモータ３の回転を伝達する中間歯車であ
る。また、クラッチギヤ１３は、図３に詳しく示すよう
に、軸線方向に移動して第１ギヤユニット１２に噛み合
う噛合位置（図中実線で示す位置）から第１ギヤユニッ
ト１２とは離れる離間位置（図中二点鎖線で示す位置）
まで変位することができる。

【００１９】第１弾性部材２１は、例えば円錐コイルス
プリングである。第１弾性部材（以下、円錐コイルスプ
リングという）２１は、クラッチギヤ１３と、クラッチ
ギヤ１３と同軸上に配置された第４ギヤユニット１５と
の間に押し縮められながら設けられている。第４ギヤユ
ニット１５は、巻スリーブ１９で支えられており下地板
８側に退くことができない。したがって、円錐コイルス
プリング２１は、クラッチギヤ１３をこのクラッチギヤ
１３と上地板９との間に配置されたスリーブ２４に押し
付ける。このときのクラッチギヤ１３の位置が前述した
噛合位置であり、クラッチギヤ１３の大径ギヤ１３ａは
第１ギヤユニット１２のピニオン１２ｂに噛み合ってい
る。即ち、クラッチ手段６が接続状態になっている。

【００２０】操作軸２２は、カバー７及び上地板９に設
けられた摺動孔７ａ，９ａ内に挿入されて支持されてい
る。カバー７の摺動孔７ａの周囲は、スリーブ状に成形
されてガイド部７ｂを構成している。両端が摺動孔７
ａ，９ａで支持されており、且つガイド部７ｂで案内さ
れる操作軸２２は、傾き方向にがた付くことなくスムー
ズに移動する。操作軸２２が押し込まれて回転力伝達機
構４側に移動した場合、その先端がクラッチギヤ１３を
第４ギヤユニット１５側に移動させ、クラッチギヤ１３
を第１ギヤユニット１２より切り離す。このときのクラ
ッチギヤ１３の位置が前述した離間位置であり、クラッ
チ手段６が切断状態になる。

【００２１】操作軸２２の先端近傍位置及びほぼ中央位
置には図示しない環状溝がそれぞれ形成されており、各
環状溝には第１及び第２のＥリング２５，２６が嵌め込
まれている。中央側の第１のＥリング２５はカバー７と
上地板９との間に位置しており、第２弾性部材２３のス
プリングシートとして機能する。第２弾性部材２３は、
例えばコイルスプリング（以下、コイルスプリングとい
う）であり、操作軸２２に嵌められかつ第１のＥリング
２５と上地板９との間に押し縮められて配置されてい
る。一方、先端側の第２のＥリング２６は、上地板９を
挟んで第１のＥリング２５の反対側に位置している。し
たがって、第２のＥリングは、コイルスプリング２３に
押し戻された操作軸２２が上地板９の摺動孔９ａから抜
けることを防止する。

【００２２】カバー７に設けられた摺動孔７ａは、蓋部
材であるねじ２７で閉塞されている。カバー７とねじ２
７との間にはＯリング２８を挟み込んでおり、これによ
り、摺動孔７ａはシールされている。操作軸２２を押し
込み操作する場合には、ねじ２７を外して行う。

【００２３】なお、図５に示すように、アクチュエータ
１は流体制御バルブ２９のハウジングにロックナット３
８で固定され、出力軸５の一端５ａを弁体３７に連結し
ている。したがって、出力軸５が回転すると、流体制御
バルブ２９の弁体３７が開閉操作される。一方、出力軸
５の操作端である他端５ｂは、図１に示すように、カバ
ー７に設けられた孔７ｃからケーシング２の外方に突出
している。そして、出力軸５の他端５ｂは、孔７ｃと共
に軸カバー３０で覆われている。軸カバー３０とカバー
７との間は、Ｏリング３１でシールされている。出力軸
５を手動操作する場合には、軸カバー３０を外して他端
５ｂを露出させる。

【００２４】また、図４に示すように、出力軸５には、
回転角を検出するためのカムスリーブ３２が嵌め込まれ
ている。カムスリーブ３２の回転角をマイクロスイッチ
３３で検出し、出力軸５の回転位置、即ち流体制御バル
ブ２９弁体３７の開度を認識する。

【００２５】なお、図中符号３４は、マイクロスイッチ
３３及びモータ３に接続されているリード線である。リ
ード線３４が貫通する孔は、グルメット３５によりシー
ルされている。

【００２６】以下、バルブ用アクチュエータ１の作動に
ついて説明する。

【００２７】通常時において、クラッチ手段６は操作さ
れることなく接続状態になっている。モータ３の回転
は、ピニオン１０→第１ギヤユニット１２（大径ギヤ１
２ａ→ピニオン１２ｂ）→クラッチギヤ１３（大径ギヤ
１３ａ→ピニオン１３ｂ）→第３ギヤユニット１４（大
径ギヤ１４ａ→ピニオン１４ｂ）→第４ギヤユニット１
５（大径ギヤ１５ａ→ピニオン１５ｂ）→第５ギヤユニ
ット１６（大径ギヤ１６ａ→ピニオン１６ｂ）→ドリブ
ンギヤ１１→出力軸５へと伝達される。したがって、出
力軸５はモータ３により回転され、流体制御バルブ２９
を操作する。この場合、操作軸２２は、コイルスプリン
グ２３に押し戻されてクラッチギヤ１３から離れてい
る。したがって、操作軸２２はクラッチギヤ１３の回転
を妨げることがなく、モータ３の回転はスムーズに出力
軸５に伝達される。

【００２８】一方、停電時等の流体制御バルブ２９を手
動で操作する必要がある場合には、クラッチ手段６を切
断状態にするために、先ずねじ２７を外して摺動孔７ａ
を露出させる。そして、操作軸２２をコイルスプリング
２３の弾性力に抗して奥に押し込み、クラッチギヤ１３
を離間位置に変位させる。クラッチギヤ１３は円錐コイ
ルスプリング２１を押し縮めながら離間位置に変位し、
第１ギヤユニット１２のピニオン１２ｂから離れる。円
錐コイルスプリング２１はその形状に起因して押し潰さ
れた場合はほぼフラットになり、クラッチギヤ１３の変
位を妨げることはない。これによりクラッチ手段６が切
断状態になり、出力軸５がモータ３から切り離されてフ
リー状態になる。そして操作軸２２を押し込んだままの
状態で軸カバー３０をカバー７から外して出力軸５の他
端５ｂを露出させ、出力軸５の他端５ｂを手動で回して
流体制御バルブ２９を手動操作する。

【００２９】流体制御バルブ２９の手動操作が完了した
後クラッチ手段６を接続するには、操作軸２２の押し込
み操作を解除する。操作軸２２はコイルスプリング２３
に押し戻されてクラッチギヤ１３から離れ、クラッチギ
ヤ１３への押し付けを解除する。これにより、クラッチ
ギヤ１３は円錐コイルスプリング２１に押し戻されて噛
合位置に復帰し、第１ギヤユニット１２と噛み合ってク
ラッチ手段６が接続状態になる。この場合、第１ギヤユ
ニット１２とクラッチギヤ１３との回転位置の関係によ
っては各歯の山の部分同士が当たってすぐには噛み合わ
ないこともある。しかしながら、次回のモータ３の作動
時に第１ギヤユニットが回転し始めて各歯の山の部分と
谷の部分とが一致すると、クラッチギヤ１３は円錐コイ
ルスプリング２１に押されて第１ギヤユニット１２に噛
み合い、クラッチ手段６が接続状態になる。

【００３０】この後、カバー７の摺動孔７ａにねじ２７
を装着し、摺動孔７ａを気密に塞ぐ。また、出力軸５の
他端５ｂを覆う軸カバー３０をカバー７に装着する。こ
れにより、ケーシング２内のシール性が良好に維持され
る。

【００３１】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例においては、クラッチギヤ１３と
第１ギヤユニット１２の間で回転力の断続を行う構成と
したが、クラッチギヤ１３と第３ギヤユニット１４との
間で回転力の断続を行う構成でも良い。また、本実施例
では、第１ギヤユニット１２と第２ギヤユニット１３と
の間で回転力の断続を行う構成としたが、他のギヤユニ
ットの位置で回転力の断続を行う構成としても良い。ま
た、回転力伝達機構４の歯車列を構成するギヤ類の数
は、特に限定されるものではない。さらに、本実施例に
おいては、電動モータ３を動力源とするアクチュエータ
１に適用した場合について説明したが、動力源としては
電動モータ３に限るものではなく、例えば流体圧モータ
を使用しても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、バルブ用アクチュエータを手動操作するたのクラッ
チ手段を、モータの回転を伝達する中間歯車と、中間歯
車に噛み合う噛合位置から軸線方向に移動して中間歯車
とは離れる離間位置まで変位可能なクラッチギヤと、該
クラッチギヤを噛合位置に押し付ける第１弾性部材と、
ケーシングに摺動自在に支持されてクラッチギヤを離間
位置に変位させることが可能な操作軸と、該操作軸とケ
ーシング間に配置されて当該操作軸をクラッチギヤより
離れる方向に押し付ける第２弾性部材を備えて構成し、
また、ケーシングに設けられた操作軸を操作するための
孔を蓋部材により液密に塞いでいるので、クラッチ手段
が接続状態になっておりモータの回転を伝達する場合
に、操作軸でクラッチギヤの回転を妨げることがなく、
したがって、回転力を円滑に伝達することができる。ま
た、クラッチギヤが操作軸に接触しながら回転すること
がないので、モータに余分な負荷がかかるのを防止する
と共に、接触部分が摩耗する虞が無い。このため、バル
ブ用アクチュエータの耐久性を向上させることが可能に
なる。さらに、操作軸を操作するための孔は蓋部材で塞
がれているので、操作軸の露出を防ぎ、ケーシング内の
シール性が向上する。

【００３３】また、請求項２記載の発明は、出力軸の手
動操作端をケーシングに設けられた孔から外方に突出さ
せると共に、この孔を出力軸の手動操作端とともに軸カ
バーで液密に覆っているので、出力軸の露出を防いでケ
ーシング内のシール性がより向上する。また、軸カバー
を外すと出力軸の手動操作端が露出するので、手動操作
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブ用アクチュエータの一実施
例を示す断面図である。

【図２】図１のバルブ用アクチュエータの各ギヤユニッ
トを下地板側からみた場合の位置関係を示す図である。

【図３】図１のバルブ用アクチュエータのクラッチ手段
を詳しく示す拡大断面図である。

【図４】図１のバルブ用アクチュエータのカムスリーブ
とマイクロスイッチを示す断面図である。

【図５】図１のバルブ用アクチュエータを流体制御バル
ブに連結した状態を示す部分断面図である。

【図６】従来のバルブ用アクチュエータの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ バルブ用アクチュエータ ２ ケーシング ３ モータ ４ 回転力伝達機構 ５ 出力軸 ５ｂ 他端（操作端） ６ クラッチ手段 ７ｃ 孔 １２ 第１ギヤユニット（中間歯車） １３ クラッチギヤ ２１ 円錐コイルスプリング（第１弾性部材） ２２ 操作軸 ２３ コイルスプリング（第２弾性部材） ２７ ねじ（蓋部材） ２９ 流体制御バルブ ３０ 軸カバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内にモータ及び回転力伝達機
   構を液密に収容し、前記モータの回転を前記回転力伝達
   機構を介してバルブ操作用の出力軸に伝達する一方、当
   該出力軸を手動操作する場合には前記回転力伝達機構の
   途中に設けられたクラッチ手段を切断状態にして前記モ
   ータと前記出力軸とを切り離すことが可能なバルブ用ア
   クチュエータにおいて、前記クラッチ手段は、前記モー
   タの回転を伝達する中間歯車と、該中間歯車に噛み合う
   噛合位置から軸線方向に移動して前記中間歯車とは離れ
   る離間位置まで変位可能なクラッチギヤと、該クラッチ
   ギヤを前記噛合位置に押し付ける第１弾性部材と、前記
   ケーシングに摺動自在に支持されて前記クラッチギヤを
   前記離間位置に変位させることが可能な操作軸と、該操
   作軸と前記ケーシング間に配置されて当該操作軸を前記
   クラッチギヤより離れる方向に押し付ける第２弾性部材
   を備えると共に、前記ケーシングに設けられた前記操作
   軸を操作するための孔を蓋部材により液密に塞ぐことを
   特徴とするバルブ用アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記出力軸の手動操作端を前記ケーシン
   グに設けられた孔から外方に突出させると共に、この孔
   を前記出力軸の手動操作端とともに軸カバーで液密に覆
   うことを特徴とする請求項１記載のバルブ用アクチュエ
   ータ。