(57)【要約】      （修正有）【課題】モータと被駆動物に連結される出力軸との間の動力伝達経路に、減速ギヤ列と、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチとを介設したクラッチ付駆動装置において、ソレノイドを小型化できるようにする。【解決手段】クラッチ６は、モータ３のロータ軸に回り止めされた入力側クラッチ体６１と、ロータ軸に回転自在に軸支された出力側クラッチ体６２とを備え、出力側クラッチ体６２に減速ギヤ列の入力端の小ギヤ５１が形成される。入力側と出力側の一方のクラッチ体、例えば、入力側クラッチ体６１はロータ軸の軸方向に不動とし、出力側クラッチ体６２は、ロータ軸の軸方向に移動自在で、付勢手段６３により入力側クラッチ体６１から離隔する方向に付勢され、ソレノイド６４への通電で出力側クラッチ体６２が入力側クラッチ体６１側に移動して、クラッチ６が締結されるようにする。【選択図】図４
2014238163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと被駆動物に連結される出力軸との間の動力伝達経路に、減速ギヤ列と、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチとを介設したクラッチ付駆動装置において、
クラッチは、モータのロータ軸に回り止めされた入力側クラッチ体と、ロータ軸に回転自在に軸支された出力側クラッチ体とを備え、出力側クラッチ体に減速ギヤ列の入力端の小ギヤが形成され、
入力側と出力側の一方のクラッチ体はロータ軸の軸方向に不動とし、他方のクラッチ体は、ロータ軸の軸方向に移動自在で、付勢手段により一方のクラッチ体から離隔する方向に付勢され、ソレノイドへの通電で他方のクラッチ体が一方のクラッチ体側に移動して、クラッチが締結されることを特徴とするクラッチ付駆動装置。
【請求項２】
前記ソレノイドと前記他方のクラッチ体との間に、ソレノイド側の力点と他方のクラッチ体側の作用点と支点とを有するてこ部材が配置され、支点は、力点と作用点との間であって、力点の変位量よりも作用点の変位量の方が大きくなる位置に設けられることを特徴とする請求項１記載のクラッチ付駆動装置。
【請求項３】
前記ソレノイドと前記他方のクラッチ体との間に、ソレノイド側の力点と他方のクラッチ体側の作用点と支点とを有するてこ部材が配置され、支点は、力点を挟んで作用点とは反対側に設けられることを特徴とする請求項１記載のクラッチ付駆動装置。
【請求項４】
前記ソレノイドと前記他方のクラッチ体との間に、ソレノイド側の力点と他方のクラッチ体側の作用点と支点とを有するてこ部材が配置され、他方のクラッチ体は、前記ロータ軸の先端面に対し軸方向に対向するキャップ部を有し、キャップ部の外面を半球面に形成して、この半球面にてこ部材の作用点を点接触させることを特徴とする請求項１記載のクラッチ付駆動装置。
【請求項５】
前記他方のクラッチ体は、前記ロータ軸の先端面に対し軸方向に対向するキャップ部を有し、キャップ部の外面を半球面に形成して、この半球面に前記てこ部材の作用点を点接触させることを特徴とする請求項２又は３記載のクラッチ付駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ等の被駆動物を駆動するクラッチ付駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のクラッチ付駆動装置として、モータと被駆動物に連結される出力軸との間の動力伝達経路に、減速ギヤ列と、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチとを介設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。クラッチは、入力側クラッチ体と、付勢手段により入力側クラッチ体から離隔する方向に付勢される出力側クラッチ体とを備え、ソレノイドへの通電で出力側クラッチ体が入力側クラッチ体側に移動して、クラッチが締結されるようにしている。そして、ソレノイドへの通電が停止されてクラッチが解放されたとき、被駆動物が戻しばね等の付勢力により出力軸から出力側クラッチ体までの減速ギヤ列の部分を空転させつつ原点位置に復帰するようにしている。
【０００３】
上記従来例のものでは、モータのロータ軸上に減速ギヤ列の入力端の小ギヤを設けて、この小ギヤに噛合する大ギヤを入力側クラッチ体に形成し、出力側クラッチ体に、減速ギヤ列の入力端から２番目の小ギヤを形成して、この小ギヤを減速ギヤ列の入力端から２番目の大ギヤに噛合させている。
【０００４】
このものでは、モータのロータ軸の回転が減速されて入力側クラッチ体に伝達されることになり、クラッチの伝達トルクがロータ軸と入力側クラッチ体との間の減速比分だけ増幅される。ここで、ソレノイドへの通電停止でクラッチを解放するには、入力側クラッチ体と出力側クラッチ体との噛合い部に作用する伝達トルクに応じた摩擦力に抗して出力側クラッチ体を付勢手段の付勢力により入力側クラッチ体から離隔する方向に移動させることが必要である。そして、上記従来例のものでは、伝達トルクの増幅で摩擦力も増加することから、付勢手段の付勢力を強くする必要があり、付勢手段の付勢力に抗して出力側クラッチ体を入力側クラッチ体側に移動させるのに必要なソレノイドによる発生力も強くする必要があって、ソレノイドの大型化が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、ソレノイドを小型化できるようにしたクラッチ付駆動装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、モータと被駆動物に連結される出力軸との間の動力伝達経路に、減速ギヤ列と、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチとを介設したクラッチ付駆動装置において、クラッチは、モータのロータ軸に回り止めされた入力側クラッチ体と、ロータ軸に回転自在に軸支された出力側クラッチ体とを備え、出力側クラッチ体に減速ギヤ列の入力端の小ギヤが形成され、入力側と出力側の一方のクラッチ体はロータ軸の軸方向に不動とし、他方のクラッチ体は、ロータ軸の軸方向に移動自在で、付勢手段により一方のクラッチ体から離隔する方向に付勢され、ソレノイドへの通電で他方のクラッチ体が一方のクラッチ体側に移動して、クラッチが締結されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、モータのロータ軸と入力側クラッチ体との間の減速比が１となり、クラッチの伝達トルクは増幅されない。従って、入力側クラッチ体と出力側クラッチ体との噛合い部に作用する摩擦力が比較的小さくなり、その分だけ付勢手段の付勢力を弱くすることができる。その結果、ソレノイドによる発生力が比較的小さくても、他方のクラッチ体を付勢手段の付勢力に抗して一方のクラッチ体側に移動させることができ、ソレノイドの小型化が可能になる。
【０００９】
また、本発明においては、ソレノイドと他方のクラッチ体との間に、ソレノイド側の力点と他方のクラッチ体側の作用点と支点とを有するてこ部材が配置され、支点は、力点と作用点との間であって、力点の変位量よりも作用点の変位量の方が大きくなる位置に設けられるか、又は、力点を挟んで作用点とは反対側に設けられることが望ましい。これによれば、他方のクラッチ体を一方のクラッチ体に噛合う締結位置まで移動させるのに必要なソレノイド側のストロークが小さくなり、ソレノイドを一層小型化できる。
【００１０】
また、ソレノイドと他方のクラッチ体との間にてこ部材を配置する場合、他方のクラッチ体は、ロータ軸の先端面に対し軸方向に対向するキャップ部を有し、キャップ部の外面を半球面に形成して、この半球面にてこ部材の作用点を点接触させることが望ましい。これによれば、てこ部材と他方のクラッチ体との間に作用する回転摺動抵抗を可及的に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のクラッチ付駆動装置を被駆動物たる流量調節弁と共に切断した断面図。
【図２】第１実施形態のクラッチ付駆動装置のケーシングの下部を取り外した状態の斜視図。
【図３】第１実施形態のクラッチ付駆動装置のケーシングの下部を取り外した状態の底面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した展開断面図。
【図５】第２実施形態のクラッチ付駆動装置のケーシングの下部を取り外した状態の底面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線で切断した展開断面図。
【図７】第２実施形態のクラッチ付駆動装置の入力側と出力側のクラッチ体を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、１は、被駆動物たる流量調節弁であり、この流量調節弁１の駆動装置として本発明の実施形態のクラッチ付駆動装置２を用いている。流量調節弁１は、弁筐１１内の弁座１１ａに対向し、弁ばね１２ａで弁座１１ａに接近する上方の閉じ側に付勢される弁体１２を備えている。そして、弁体１２から上方にのびる弁軸１３を弁筐１１の上部外方に設けた雌ねじ部材１４に螺合する雄ねじ部材１５に当接させ、雄ねじ部材１５が回転しつつ進退（螺進退）することで、弁軸１３を介して弁体１２が変位し開度が調節されるようにしている。尚、雄ねじ部材１５は、戻しばね１５ａで上方に付勢されている。また、雌ねじ部材１４と雄ねじ部材１５には、ピッチに比しリードの大きな多条ねじ（例えば、５条ねじ）が形成されており、雄ねじ部材１５の回転が拘束されない場合、弁ばね１２ａと戻しばね１５ａの付勢力により雄ねじ部材１５が回転しつつ上動して、流量調節弁１は閉弁される。
【００１３】
図２乃至図４を参照して、クラッチ付駆動装置２は、モータ３と、被駆動物たる流量調節弁１の雄ねじ部材１５に連結される出力軸４とを備え、更に、モータ３と出力軸４との間の動力伝達経路には、減速ギヤ列５とクラッチ６とが介設されている。これらモータ３、出力軸４、減速ギヤ列５及びクラッチ６はケーシング７内に配置されている。尚、モータ３としては、ステッピングモータが用いられる。また、出力軸４はスプラインスリーブで構成されており、雄ねじ部材１５の上部のスプライン部が出力軸４に回り止めした状態で摺動自在に嵌合する。
【００１４】
クラッチ６は、モータ３のロータ軸３ａに回り止めされた入力側クラッチ体６１と、ロータ軸３ａに回転自在に軸支された出力側クラッチ体６２とを備えている。入力側クラッチ体６１は、ロータ軸３ａの軸方向に不動であり、一方、出力側クラッチ体６２は、入力側クラッチ体６１の上側でロータ軸３ａの軸方向に移動自在である。そして、出力側クラッチ体６２を入力側クラッチ体６１側（下方）に移動させたとき、入力側クラッチ体６１と出力側クラッチ体６２との両者に形成したドグ歯６１ａ，６２ａ同士が噛合して、クラッチ６が締結されるようにしている。出力側クラッチ体６２は、コイルスプリング等から成る付勢手段６３で入力側クラッチ体６１から離隔する方向（上方）に付勢されている。
【００１５】
また、出力側クラッチ体６２を付勢手段６３の付勢力に抗して入力側クラッチ体６１側に移動させるソレノイド６４を備えている。ソレノイド６４と出力側クラッチ体６２との間には、ソレノイド６４側の力点６５ａと出力側クラッチ体６２側の作用点６５ｂと支点６５ｃとを有するてこ部材６５が配置されている。力点６５ａは、ソレノイド６４の可動鉄心６４ａの下端部に形成した孔に挿入される舌片部で構成され、作用点６５ｂは、出力側クラッチ体６２に一体の後述する第１小ギヤ５１の上端に当接するフォーク部で構成されている。そして、ソレノイド６４への通電で可動鉄心６４ａが上動したとき、てこ部材６５を介して出力側クラッチ体６２が入力側クラッチ体６１側に押し下げられて、クラッチ６が締結されるようにしている。
【００１６】
また、本実施形態では、てこ部材６５の支点６５ｃを、力点６５ａと作用点６５ｂとの間であって、力点６５ａの変位量よりも作用点６５ｂの変位量の方が大きくなる位置に設けている。即ち、支点６５ｃと作用点６５ｂとの間の距離を支点６５ｃと力点６５ａとの間の距離よりも長くして、力点６５ａの変位量よりも作用点６５ｂの変位量の方が大きくなるようにしている。
【００１７】
減速ギヤ列５は、出力側クラッチ体６２に一体に形成した入力端の第１小ギヤ５１と、第１小ギヤ５１に噛合する第１大ギヤ５２と、第１大ギヤ５２に一体の第２小ギヤ５３と、第２小ギヤ５３に噛合する第２大ギヤ５４と、第２大ギヤ５４に一体の第３小ギヤ５５と、第３小ギヤ５５に噛合する出力軸５に一体の第３大ギヤ５６とで構成されている。
【００１８】
次に、上記クラッチ付駆動装置２の作用について説明する。通常は、ソレノイド６４に通電してクラッチ６を締結させ、この状態でモータ３を回転させて、モータ３からの動力をクラッチ６と減速ギヤ列５と出力軸４とを介して雄ねじ部材１５に伝達し、雄ねじ部材１５を螺進退させて、弁体１２を弁軸１３を介して変位させ開度調節を行う。弁体１２が目標開度位置に変位したときは、モータ３を停止し、以後ディテントトルクにより弁体１２を目標開度位置に維持する。
【００１９】
停電等の異常時には、ソレノイド６４への通電停止で、出力側クラッチ体６２を付勢手段６３の付勢力により入力側クラッチ体６１から離隔する方向に移動させ、クラッチ６を解放する。これによれば、ディテントトルクが減速ギヤ列５に伝達されなくなり、弁ばね１２ａ及び戻しばね１５ａの付勢力により雄ねじ部材１５が出力軸４及び減速ギヤ列５を空転させつつ上動し、流量調節弁１が閉弁される。
【００２０】
ここで、本実施形態では、モータ３のロータ軸３ａに入力側クラッチ体６１が回り止めされるため、ロータ軸３ａと入力側クラッチ体６１との間の減速比は１になり、クラッチ６の伝達トルクはモータ３のトルクと一致し増幅されない。従って、入力側クラッチ体６１と出力側クラッチ体６２のドグ歯６１ａ，６２ａ同士の噛合い部に作用する伝達トルクに応じた摩擦力が比較的小さくなる。そのため、出力側クラッチ体６２を噛合い部に作用する摩擦力に抗して入力側クラッチ体６１から離隔する方向に移動させるのに必要な付勢手段６３の付勢力も比較的弱くすることができる。その結果、ソレノイド６４による発生力が比較的小さくても、出力側クラッチ体６２を付勢手段６３の付勢力に抗して入力側クラッチ体６１側に移動させることができ、ソレノイド６４の小型化が可能になる。
【００２１】
また、本実施形態では、ソレノイド６４と出力側クラッチ体６２との間に、ソレノイド６４側の力点６５ａの変位量よりも出力側クラッチ体６２側の作用点６５ｂの変位量の方が大きなてこ部材６５を配置しているため、出力側クラッチ体６２を入力側クラッチ体６１に噛合う締結位置まで移動させるのに必要なソレノイド６４側のストロークが小さくなり、ソレノイド６４を一層小型化できる。
【００２２】
次に、図５〜図７に示す第２実施形態のクラッチ付駆動装置２について説明する。第２実施形態のものも基本的構造は上記第１実施形態のものと同様であり、第１実施形態と同様に部材、部位に上記と同一の符号を付している。
【００２３】
第２実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、てこ部材６５の構造と、出力側クラッチ体６２の構造である。即ち、第２実施形態では、てこ部材６５の支点６５ｃを、ソレノイド６４側の力点６５ａを挟んで出力側クラッチ体６２側の作用点６５ｂとは反対側に設けている。このものでも、力点６５ａの変位量よりも作用点６５ｂの変位量の方が大きくなるため、出力側クラッチ体６２を入力側クラッチ体６１に噛合う締結位置まで移動させるのに必要なソレノイド６４側のストロークが小さくなり、ソレノイド６４を小型化できる。
【００２４】
尚、てこ部材６５の力点６５ａは、ソレノイド６４の可動鉄心６４ａに取付けたピン６４ｂに対する係合部で構成され、支点６５ｃは、支点ピン６５ｄに係合する二股部で構成される。
【００２５】
また、第２実施形態では、出力側クラッチ体６２をロータ軸３ａの下半部に外挿している。そして、出力側クラッチ体６２は、ロータ軸３ａの先端面（下端面）に対し軸方向に対向するキャップ部６２ｂを有している。このキャップ部６２ｂの外面（下面）は半球面に形成されており、この半球面にてこ部材６５の作用点６５ｂを点接触させている。これによれば、てこ部材６５と出力側クラッチ体６２との間に作用する回転摺動抵抗を可及的に減少でき有利である。
【００２６】
更に、第２実施形態では、図７に示す如く、入力側クラッチ体６１と出力側クラッチ体６２とに互いに噛合うように突設するクラッチ歯６１ａ，６２ａの先端面を断面三角形状に形成している。これによれば、クラッチ歯６１ａ，６２ａ同士が対面する状態で出力側クラッチ体６２が入力側クラッチ体６１に接近して、クラッチ歯６１ａ，６２ａの先端面同士が当接しても、先端面での滑りでクラッチ歯６１ａ，６２ａがスムーズに噛合う。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、入力側クラッチ体６１をロータ軸３ａの軸方向に不動とし、出力側クラッチ体６２をロータ軸３ａの軸方向に移動自在としているが、出力側クラッチ体６２をロータ軸３ａの軸方向に不動とし、入力側クラッチ体６１をロータ軸３ａの軸方向に移動自在として、ソレノイド６４により入力側クラッチ体６１を移動させるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態は、流量調節弁１から成る被駆動物用のクラッチ付駆動装置に本発明を適用したものであるが、流量調節弁以外の被駆動物用のクラッチ付駆動装置にも同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１…流量調節弁（被駆動物）、２…クラッチ付駆動装置、３…モータ、３ａ…ロータ軸、４…出力軸、５…減速ギヤ列、５１…第１小ギヤ（入力端の小ギヤ）、６…クラッチ、６１…入力側クラッチ体、６２…出力側クラッチ体、６２ｂ…キャップ部、６３…付勢手段、６４…ソレノイド、６５…てこ部材、６５ａ…力点、６５ｂ…作用点、６５ｃ…支点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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