(57)【要約】【課題】一方側に付勢された被駆動部材を駆動するためのモータアクチュエータにおいて、ワンウエイクラッチにコイルバネを用いた場合でも、コイルバネの損傷を防止することのできる構成を提供すること。【解決手段】弁体駆動装置では、回転伝達部材８とクランク部材１０との間にはワンウエイクラッチ９が構成されているため、クランク部材１０を、弁体に印加されている付勢力によって、回転伝達部材８より先行して反時計周りＣＣＷに回転させることができる。その際、コイルバネ９０が緩んで、コイルバネ９０の端部９１と、回転伝達部材８のホルダ８５のバネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面とが衝突するが、回転伝達部材８のホルダ８５には、コイルバネ９０の屈曲部９２に隣接するバネ屈曲部受け部が形成されている。従って、コイルバネ９０の端部９１に応力が集中して加わることを回避することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側に付勢された被駆動部材を駆動するためのモータアクチュエータであって、
前記モータ部からの回転出力によって一方方向のみに回転する回転伝達部材と、
該回転伝達部材の回転がワンウエイクラッチを介して伝達されるクランク部材と、
を有し、
前記ワンウエイクラッチは、前記回転伝達部材および前記クランク部材のうちの一方側部材に形成された軸部と他方側部材に形成された筒部との間に配置されたコイルバネを備え、
前記回転伝達部材は、前記コイルバネにおいて半径方向への屈曲部から先端側に位置する端部を収容するバネ端部保持部と、前記屈曲部に対して前記一方方向とは反対側で隣接するバネ屈曲部受け部と、を備えていることを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】
前記一方側部材は、前記軸部の端部で拡径するフランジ部を備え、
当該フランジ部において前記コイルバネが位置する側の環状部分は、前記コイルバネの螺旋形状に対応するテーパ面になっており、
前記バネ屈曲部受け部は、前記テーパ面の途切れ部分に形成された段部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータアクチュエータ。
【請求項３】
前記バネ屈曲部受け部は、少なくとも前記コイルバネを構成する線材の巻回部分の中心軸の延長線上に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】
前記被駆動部材は弁体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方側に付勢された被駆動部材を駆動するためのモータアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
閉方向に付勢された弁体に開閉動作を行なわせる弁体駆動装置は、モータ部からの回転出力によって回転伝達部材を一方方向のみに回転させ、かかる回転伝達部材の回転をワンウエイクラッチを介してクランク部材に伝達するモータアクチュエータとして構成される。
【０００３】
かかるモータアクチュエータにおいて、ワンウエイクラッチとしては、図７に示すように、回転伝達部材８に形成された軸部８５１の周りに配置されたコイルバネ９０を用いた構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、コイルバネ９０は、先端側が半径方向内側に屈曲しており、屈曲部９２の先端側に位置する端部９１は、軸部８５１に形成されたスリット状のバネ端部保持部８５８に挿入されている。
【０００５】
このように構成したモータアクチュエータにおいては、回転伝達部材８を一方方向（例えば、反時計周りＣＣＷの方向）に回転させると、かかる回転は、回転伝達部材８のバネ端部保持部８５８を介してコイルバネ９０の端部９１に伝達される結果、コイルバネ９０が拡径し、クランク部材に伝達される。その結果、弁体は、付勢力に抗して開方向に変位する。一方、弁体を閉方向に駆動する際には、弁体に印加されている付勢力を利用し、弁体を高速で変位させる。
【特許文献１】特開平１１−３２５２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のワンウエイクラッチでは、弁体をその付勢力によって閉方向に高速で移動させる際、クランク部材が回転伝達部材８より先行して反時計周りに回転する。このため、コイルバネ９０が緩んで、コイルバネ９０と、バネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面８５８ａとが衝突する結果、コイルバネ９０の端部９１に大きな応力が加わり、コイルバネ９０が屈曲部９２で折れるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、一方側に付勢された被駆動部材を駆動するためのモータアクチュエータにおいて、ワンウエイクラッチにコイルバネを用いた場合でも、コイルバネの損傷を防止することのできる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、一方側に付勢された被駆動部材を駆動するためのモータアクチュエータであって、前記モータ部からの回転出力によって一方方向のみに回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材の回転がワンウエイクラッチを介して伝達されるクランク部材と、を有し、前記ワンウエイクラッチは、前記回転伝達部材および前記クランク部材のうちの一方側部材に形成された軸部と他方側部材に形成された筒部との間に配置されたコイルバネを備え、前記回転伝達部材は、前記コイルバネにおいて半径方向への屈曲部から先端側に位置する端部を収容するバネ端部保持部と、前記屈曲部に対して前記一方方向とは反対側で隣接するバネ屈曲部受け部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、回転伝達部材を一方方向に回転させると、かかる回転は、回転伝達部材のバネ端部保持部を介してコイルバネの端部に伝達される結果、コイルバネがクランク部材にバネ性をもって当接し、クランク部材に伝達される。その結果、被駆動部材は、付勢力に抗して他方側に変位する。一方、被駆動部材を一方側（付勢されている側）に駆動する際には、被駆動部材に印加されている付勢力を利用し、被駆動部材を高速で変位させる。その際、クランク部材が回転伝達部材より先行して一方方向に回転するため、コイルバネが緩んでコイルバネの端部と回転伝達部材のバネ端部保持部とが衝突する。しかるに本発明では、回転伝達部材にコイルバネの屈曲部に隣接するバネ屈曲部受け部が形成されているため、コイルバネの屈曲部は、回転伝達部材のバネ屈曲部受け部に当接する。このため、コイルバネの先端部に応力が集中して加わることを回避することができるので、コイルバネが屈曲部で折れることがない。
【００１０】
本発明において、前記一方側部材は、前記軸部の端部で拡径するフランジ部を備え、当該フランジ部において前記コイルバネが位置する側の環状部分は、前記コイルバネの螺旋形状に対応するテーパ面になっており、前記バネ屈曲部受け部は、前記テーパ面の途切れ部分に形成された段部により形成されていることが好ましい。このように構成すると、回転伝達部材では、バネ屈曲部受け部と軸部が一体に形成されるとともに、バネ屈曲部受け部がフランジ部と一体に形成されるため、バネ屈曲部受け部の強度が大きい。このため、バネ屈曲部受け部に大きな力が加わっても、バネ屈曲部受け部には変形や損傷などが発生しない。また、バネ屈曲部受け部と軸部が一体に形成されているため、バネ屈曲部受け部とバネ端部保持部とを連続した形状で形成することができる。従って、バネ屈曲部受け部とバネ端部保持部とを連続した形状で形成することができるので、段差などが発生しない。それ故、コイルバネに対して局部的な力が加わらないので、コイルバネが折れることがない。
【００１１】
本発明において、前記バネ屈曲部受け部は、少なくとも前記コイルバネを構成する線材の巻回部分の中心軸の延長線上に位置するように形成されていることが好ましい。このように構成すると、バネ屈曲部受け部はコイルバネを折る方向の力を発生させないので、コイルバネが折れることがない。
【００１２】
本発明において、前記被駆動部材は、例えば、液路を開閉する弁体であり、この場合、モータアクチュエータは、弁体駆動装置として構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、被駆動部材を一方側（付勢されている側）に駆動する際には、被駆動部材に印加されている付勢力を利用し、被駆動部材を高速で変位させるため、コイルバネが緩んでコイルバネの端部と回転伝達部材のバネ端部保持部とが衝突するが、回転伝達部材には、コイルバネの屈曲部に隣接するバネ屈曲部受け部が形成されているため、コイルバネの屈曲部は、回転伝達部材のバネ屈曲部受け部に当接する。このため、コイルバネの先端部に応力が集中して加わることを回避することができるので、コイルバネが屈曲部で折れることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照して、本発明を適用したモータアクチュエータを弁体駆動装置として構成した例を説明する。
【００１５】
［全体構成］
図１は、本発明を適用した弁体駆動装置（モータアクチュエータ）の外観を示す斜視図である。図２は、本発明を適用した弁体駆動装置の内部構造を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は各々、弁体駆動装置の分解斜視図、およびこの弁体駆動装置のモータや輪列を示す斜視図である。図３および図４は、本発明を適用した弁体駆動装置に用いた回転伝達部材およびクランク部材の説明図である。さらに具体的に説明すると、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、回転伝達部材とクランク部材とコイルバネを組み合わせた状態、回転伝達部材とクランク部材とを分解した状態、および回転伝達部材からコイルバネを外した状態を斜め上方からみた斜視図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、回転伝達部材とクランク部材とコイルバネを組み合わせた状態、回転伝達部材とクランク部材とを分解した状態、および回転伝達部材からコイルバネを外した状態を斜め下方からみた斜視図である。
【００１６】
図１および図２において、本発明を適用した弁体駆動装置１００は、下ケース３１および上ケース３２からなるケース体３０を備え、上ケース３２に形成された開口部３２０を覆うように、クランク部材１０が配置されている。下ケース３１には、駆動源としてのモータ部１が配置され、かかるモータ部１の回転力は、輪列２を介して回転伝達部材８に伝達される。輪列２は、図２（ｂ）に示すように、モータ部１の回転軸１ａに取り付けられたピニオン３から１番車２４、２番車２５、３番車２６、および４番車２７をこの順に備えている。
【００１７】
図２、図３および図４に示すように、回転伝達部材８は、４番車２７に噛合する歯車８２および回転軸８３を備えた出力車８１と、この出力車８１の回転軸８３に取り付けられたホルダ８５とを備えている。なお、１番車２４の下方には逆転防止レバー２４ａ（図２（ｂ）参照）が設けられており、かかる逆転防止レバー２４ａによって、モータ部１のロータは、一方方向のみに回転し、他方方向の回転が阻止されている。このため、回転伝達部材８は、反時計周りＣＣＷの方向（一方方向）のみに回転し、時計周りＣＷの方向（他方方向）には回転しない。なお、本形態では、モータ部１として、小型同期モータが用いられているが、ステッピングモータなどを用いてもよい。
【００１８】
クランク部材１０は、外観的には円筒状胴部１７と、その上端側に設けられた円盤部１８と、円盤部１８の外周から上方に突出したロッド係合部１９とを備えている。ロッド係合部１９は、クランク部材１０の回転中心軸線Ｌからずれた位置にあり、図１に示すように、ロッド２０が係合している。円筒状胴部１７は、下端側の外周面にカム部１７１を備え、カム部１７１には凹部１７２が形成されている。このカム部１７１は、図２に示すスイッチＳＷの可動接片Ｓ１の凸部が常時接触した状態となっており、クランク部材１０が回転することにより、スイッチ５をオンまたはオフさせる。かかるスイッチ５は、回転伝達部材８の回転位置の検出に用いられる。
【００１９】
クランク部材１０において、円筒状胴部１７の下端側には、回転軸８３よりもわずかに大径の軸受け孔１１が開口して、その軸受け孔１１の上方には、軸受け孔１１よりも大径の内径を備えたコイルバネ装着用円筒部１２（円筒部）が形成されている。コイルバネ装着用円筒部１２の内側にはコイルバネ９０が挿入されており、かかるコイルバネ９０は、後述するワンウエイクラッチ９を構成している。クランク部材１０のコイルバネ装着用円筒部１２では、コイルバネ９０の内側で回転軸８３が貫通しており、回転軸８３の先端部には、クランク部材１０の上方開口面側から、円筒状のホルダ８５が取り付けられている。
【００２０】
回転伝達部材８において、ホルダ８５の中心部には回転軸８３の先端部が挿入される出力軸取付孔８５０が形成されている。かかるホルダ８５は、回転軸８３と共に回転する。かかる一体回転を可能とするために、回転軸８３の先端部を横断面長円形とし、ホルダ８５の出力軸取付孔８５０側をそれに合致する形状としている。また、回転軸８３の先端部には、タッピングネジ１６が挿入されるネジ孔８３１が設けられ、このネジ孔８３１にタッピングネジ１６を挿入してねじ込むことにより、タッピングネジ１６の頭によってホルダ８５が回転軸８３に固定される。
【００２１】
再び図１および図２において、本形態の弁体駆動装置１００では、クランク部材１０がホルダ８５の回転を受けて回転することにより、ロッド係合部１９に係合しているロッド２０を直線的な往復運動とする。このロッド２０の他端側には弁機構（図示せず）が存在し、ロッド２０の直線的な往復運動により、弁体に開閉動作を行なわせる。
【００２２】
制御対象となる弁体には、全閉状態に復帰しようとする付勢力（図１に矢印Ｆで示す）が常時加わっており、この弁体を開動作させる際は、その全閉状態に復帰しようとする力に抗してロッド２０が排水弁を引っ張るようにして、図１の矢印Ｘ方向に動作する。逆に、全開状態にある排水弁を全閉状態とする際は、ロッド２０はその全閉状態に復帰しようとする力を受けて図１の矢印Ｘ′方向に動作する。このような弁機構そのものについては、特に本発明の要旨ではないので、それらの図示および説明は省略する。
【００２３】
（ワンウエイクラッチ９の構成）
図３〜図６を参照して以下に説明するように、本形態では、コイルバネ９０を利用して、ホルダ８５の回転力をクランク部材１０に対し継脱可能に伝達するワンウエイクラッチ９が構成されている。
【００２４】
図５は、本発明を適用した弁体駆動装置に用いたワンウエイクラッチの説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は各々、ワンウエイクラッチの縦断面図、および横断面図である。図６は、本発明を適用した弁体駆動装置においてワンウエイクラッチを構成する部材の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、ワンウエイクラッチに用いたホルダの底面図、コイルバネの底面図、ホルダとコイルバネとの位置関係を斜め下方からみた斜視図、および異なる角度からみた斜視図である。
【００２５】
図３〜図７に示すように、まず、コイルバネ９０は、上端側の端部９１を中心軸方向に向かって内側（半径方向内側）に折り曲げる屈曲部９２が形成されている。
【００２６】
ホルダ８５は、円筒状の軸部８５１と、この円筒状の軸部８５１の上側部で拡径するフランジ部８５２とを備えており、フランジ部８５２においてコイルバネ９０と重なる下面の環状部分は、コイルバネ９０の螺旋形状に対応するテーパ面８５４になっている。すなわち、テーパ面８５４は、コイルバネ９０のリード角と略等しい傾斜角を有している。軸部８５１において周方向の１箇所には、コイルバネ９０の端部９１が挿入されたスリット状のバネ端部保持部８５８が形成されている。なお、コイルバネ９０の下端側の端部９６も、半径方向内側に屈曲しているが、かかる端部９６は、どこにも係合しないフリーな状態にある。
【００２７】
このように構成したワンウエイクラッチ９では、ホルダ８５が反時計周りＣＣＷの方向に回転すると、コイルバネ９０の端部９１は、バネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面８５８ａに押圧されて拡径し、コイルバネ９０は、クランク部材１０のコイルバネ装着用円筒部１２の内壁に当接する。従って、コイルバネ９０の外周面とクランク部材１０のコイルバネ装着用円筒部１２の内壁との摩擦力によって、ホルダ８５の回転は、クランク部材１０に対して伝達され、クランク部材１０を反時計周りＣＣＷの方向に回転させることができる。但し、クランク部材１０が反時計周りＣＣＷで示す方向に回転伝達部材８より高速で回転する場合には、コイルバネ９０は緩む。このため、コイルバネ９０とクランク部材１０のコイルバネ装着用円筒部１２の内壁との摩擦力が低減するので、クランク部材１０は単独で反時計周りＣＣＷの方向に高速回転することができる。
【００２８】
ここで、ホルダ８５では、コイルバネ９０の屈曲部９２に対して、時計周りＣＷの側で隣接する位置にバネ屈曲部受け部８５９が形成されている。本形態において、バネ屈曲部受け部８５９は、ホルダ８５において、フランジ部８５２においてテーパ面８５４の途切れ部分に形成された段部８５３により形成されており、バネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面８５８ａをさらに外周側に向けて延在させた構成になっている。また、バネ屈曲部受け部８５９は、コイルバネ９０の端部９１から屈曲部９２に至る部分の外周面形状と同様、傾斜した形状になっており、バネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面８５８ａから外周側に向けて連続する壁面を構成している。しかも、バネ屈曲部受け部８５９は、フランジ部８５２の外周縁まで延在しており、コイルバネ９０を構成する線材が巻回している部分９４の中心線９４０の延長線上に位置している。
【００２９】
（動作）
次に、本形態の弁体駆動装置１００の動作を説明する。まず、図１に示す状態では、ロッド２０が最も矢印Ｘ′で示す位置にあり、かかる状態では、弁体が閉状態にある。かかる状態を原点（０°あるいは３６０°／下死点）とする。この状態から、モータ部１が回転し、回転伝達部材８が反時計周りＣＣＷに約１６４°回転すると、ホルダ８５の回転がコイルバネ９０を介してクランク部材１０に伝達される結果、ロッド２０は矢印Ｘで示す方向に引っ張られ、弁体は開状態となる。この状態で、モータ部１は停止し、弁体の開状態が維持される。
【００３０】
次に、弁体を閉状態にするには、再び、モータ部１が回転する。そして、回転伝達部材８が反時計周りＣＣＷに１８０°の位置（上死点）を通過した後、約２００°の位置に到達すると、ロッド２０は、弁体に印加されている付勢力によって矢印Ｘ′の方向に引っ張られる。その結果、弁体は閉方向に急速に変位し、閉位置に到達した時点で停止する。その間、クランク部材１０は、ロッド２０に引っ張られて、反時計周りＣＣＷの方向に回転し、約３４０°の位置で停止する、その間も、モータ部１は回転し、回転伝達部材８も反時計周りＣＣＷに回転しているが、その速度は、クランク部材１０の回転速度よりも遅い。それでも、本形態では、回転伝達部材８とクランク部材１０との間にはワンウエイクラッチ９が構成されており、かかるワンウエイクラッチ９では、クランク部材１０が回転伝達部材８に先行して反時計周りＣＣＷに回転する際、コイルバネ９０が緩み、コイルバネ９０の外周面とクランク部材１０のコイルバネ装着用円筒部１２の内壁との摩擦力が低減する。それ故、クランク部材１０は高速で回転することができるので、弁体は短時間で全閉状態となる。
【００３１】
そして、弁体が全閉状態となった以降、回転伝達部材８が約３４０°の位置に到達し、０°（下死点）の位置に戻った時点でモータ部１が停止する。
【００３２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の弁体駆動装置１００では、回転伝達部材８とクランク部材１０との間にはワンウエイクラッチ９が構成されているため、弁体を開状態から閉状態に移行する際、クランク部材１０を、弁体に印加されている付勢力によって、回転伝達部材８より先行して反時計周りＣＣＷに回転させることができる。その際、コイルバネ９０が緩んで、コイルバネ９０の端部９１と、回転伝達部材８のホルダ８５のバネ端部保持部８５８において時計周りＣＷの側に位置する壁面８５８ａとが衝突するが、回転伝達部材８のホルダ８５には、コイルバネ９０の屈曲部９２に隣接するバネ屈曲部受け部８５９が形成されている。このため、コイルバネ９０の屈曲部９２は、ホルダ８５のバネ屈曲部受け部８５９に当接する。従って、コイルバネ９０の端部９１に応力が集中して加わることを回避することができるので、コイルバネ９０が屈曲部９２で折れることがない。
【００３３】
また、バネ屈曲部受け部８５９は、円筒状の軸部８５１とフランジ部８５２との間においてテーパ面８５４の途切れ部分に形成された段部８５３により形成されている。このため、回転伝達部材８のホルダ８５では、バネ屈曲部受け部８５９と軸部８５１とが一体に形成されるとともに、バネ屈曲部受け部８５９はフランジ部８５２とも一体に形成されている。従って、バネ屈曲部受け部８５９の強度が大きい。このため、バネ屈曲部受け部８５９に大きな力が加わっても、バネ屈曲部受け部８５９には変形や損傷などが発生しない。また、バネ屈曲部受け部８５９と軸部８５１が一体に形成されているため、バネ屈曲部受け部８５９とバネ端部保持部８５８とを連続した形状で形成することができる。従って、バネ屈曲部受け部８５９とバネ端部保持部８５８とを連続した形状で形成することができるので、段差などが発生しない。それ故、コイルバネ９０に対して局部的な力が加わらないので、コイルバネ９０が折れることがない。
【００３４】
しかも、バネ屈曲部受け部８５９は、コイルバネ９０を構成する線材が巻回している部分９４の中心軸９４０の延長線上に位置している。このため、バネ屈曲部受け部８５９はコイルバネ９０を折る方向の力を発生させないので、コイルバネ９０が折れることがない。
【００３５】
（他の実施の形態）
上記実施形態では、回転伝達部材８側の軸部と、クランク部材１０側の円筒部との間にコイルバネを配置してワンウエイクラッチ９を構成したが、回転伝達部材８側に円筒部を形成し、クランク部材１０側に、回転伝達部材８の円筒部の内側に軸部を形成し、かかる軸部と円筒部との間にコイルバネを配置してワンウエイクラッチを構成してもよい。この場合、コイルバネの端部を半径方向外側に屈曲させた構造を採用すればよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、弁体駆動装置に本発明を適用したが、一方側に付勢された被駆動部材を駆動するモータアクチュエータであれば、弁体駆動装置以外のモータアクチュエータに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した弁体駆動装置（モータアクチュエータ）の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した弁体駆動装置の内部構造を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した弁体駆動装置に用いた回転伝達部材およびクランク部材を斜め上方からみたときの説明図である。
【図４】本発明を適用した弁体駆動装置に用いた回転伝達部材およびクランク部材を斜め下方からみたときの説明図である。
【図５】本発明を適用した弁体駆動装置に用いたワンウエイクラッチの説明図である。
【図６】本発明を適用した弁体駆動装置においてワンウエイクラッチを構成する部材の説明図である。
【図７】従来の弁体駆動装置に用いたワンウエイクラッチの説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  モータ部
８  回転伝達部材
９  ワンウエイクラッチ
１０  クランク部材
８５  ホルダ
９１  コイルバネの端部
９２  コイルバネの屈曲部
１００  弁体駆動装置
８５１  ホルダの軸部
８５２  ホルダのフランジ部
８５４  テーパ面
８５８  バネ端部保持部
８５９  バネ屈曲部受け部
【図１】
2010164147.tif 000003
【図２】
2010164147.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010164147.tif 000006
【図５】
2010164147.tif 000007
【図６】
2010164147.tif 000008
【図７】
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