(57)【要約】【課題】ウォームホイルをスリーブに固定する部材に破損が生じるのを抑制可能なバルブアクチュエータを提供する。【解決手段】駆動源１１と、駆動源１１の駆動力を弁体１２に伝える動力伝達機構１３とを有して、弁体１２を開閉するバルブアクチュエータ１０において、動力伝達機構１３は、ウォーム１７と、ウォーム１７に噛み合ったウォームホイル１９と、外周にウォームホイル１９が取り付けられた円筒状のスリーブ２０とを備え、スリーブ２０は、外周に周方向に設けられた突出部２２を有し、ウォームホイル１９には、突出部２２が嵌め込まれた溝２１が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、前記駆動源の駆動力を弁体に伝える動力伝達機構とを有して、前記弁体を開閉するバルブアクチュエータにおいて、
前記動力伝達機構は、ウォームと、前記ウォームに噛み合ったウォームホイルと、外周に前記ウォームホイルが取り付けられた円筒状のスリーブとを備え、前記スリーブは、外周に周方向に設けられた突出部を有し、前記ウォームホイルには、前記突出部が嵌め込まれた溝が形成されていることを特徴とするバルブアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のバルブアクチュエータにおいて、前記突出部の先端は、前記ウォームホイルの溝の底に密着していることを特徴とするバルブアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のバルブアクチュエータにおいて、前記溝には、平行な２つの側壁があり、前記突出部は、前記溝の２つの側壁にそれぞれ密接した２つの側壁面を有することを特徴とするバルブアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータにおいて、前記ウォームホイル及び前記突出部を前記スリーブの軸心に対し平行に貫通するボルトと、前記ボルトの先端側に嵌合されたナットとを備えることを特徴とするバルブアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４記載のバルブアクチュエータにおいて、前記ボルトの頭部と前記ウォームホイルの間及び前記ナットと前記ウォームホイルの間のいずれか一方又は双方に隙間が設けられていることを特徴とするバルブアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータにおいて、前記ウォームホイルは円弧状であって、前記スリーブの外周の一部領域に取り付けられていることを特徴とするバルブアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体の開閉制御を行うバルブアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
水門等の弁体を開閉するバルブアクチュエータは、モータの駆動力を弁に伝達する部分にウォームギアを採用したものがあり、その具体例が、特許文献１、２に記載されている。ウォームギアは、ウォームからウォームホイルに回転力を伝えることで、大きな減速比を得ることが可能であり、ウォームギアで減速された回転力は、スリーブ及びスピンドルを介して弁体に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３７４５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３６５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの駆動力がウォームギアから弁体に伝わる際には、ウォームギア、スリーブ及びスピンドルに大きな負荷が作用する。このため、ウォームホイルをスリーブに固定する構造によっては、長期間の使用によって、ウォームホイルをスリーブに固定する部材に破損が生じるという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、ウォームホイルをスリーブに固定する部材に破損が生じるのを抑制可能なバルブアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係るバルブアクチュエータは、駆動源と、前記駆動源の駆動力を弁体に伝える動力伝達機構とを有して、前記弁体を開閉するバルブアクチュエータにおいて、前記動力伝達機構は、ウォームと、前記ウォームに噛み合ったウォームホイルと、外周に前記ウォームホイルが取り付けられた円筒状のスリーブとを備え、前記スリーブは、外周に周方向に設けられた突出部を有し、前記ウォームホイルには、前記突出部が嵌め込まれた溝が形成されている。
【０００６】
本発明に係るバルブアクチュエータにおいて、前記突出部の先端は、前記ウォームホイルの溝の底に密着しているのが好ましい。
【０００７】
本発明に係るバルブアクチュエータにおいて、前記溝には、平行な２つの側壁があり、前記突出部は、前記溝の２つの側壁にそれぞれ密接した２つの側壁面を有するのが好ましい。
【０００８】
本発明に係るバルブアクチュエータにおいて、前記ウォームホイル及び前記突出部を前記スリーブの軸心に対し平行に貫通するボルトと、前記ボルトの先端側に嵌合されたナットとを備えるのが好ましい。
【０００９】
本発明に係るバルブアクチュエータにおいて、前記ボルトの頭部と前記ウォームホイルの間及び前記ナットと前記ウォームホイルの間のいずれか一方又は双方に隙間が設けられているのが好ましい。
【００１０】
本発明に係るバルブアクチュエータにおいて、前記ウォームホイルは円弧状であって、前記スリーブの外周の一部領域に取り付けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るバルブアクチュエータは、円筒状のスリーブが、外周に周方向に設けられた突出部を有し、ウォームホイルに、突出部が嵌め込まれた溝が形成されているので、ウォームホイルのスリーブに対する相対的な移動が制限されており、ウォームホイルをスリーブに固定する部材に破損が生じるのを抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバルブアクチュエータの説明図である。
【図２】同バルブアクチュエータのウォームホイルの取り付けを示す説明図である。
【図３】同バルブアクチュエータのウォームホイルの取り付けを示す説明図である。
【図４】同バルブアクチュエータのウォームホイルの取り付けを示す説明図である。
【図５】比較例に係るバルブアクチュエータのウォームホイルの取り付けを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２、図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るバルブアクチュエータ１０は、駆動源１１と、駆動源１１の駆動力を弁体１２に伝える動力伝達機構１３とを有して、弁体１２を開閉する。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１４】
バルブアクチュエータ１０は、図１に示すように、枠体１４に回転可能に取り付けられた弁体１２に連結されている。バルブアクチュエータ１０は、駆動源（本実施の形態ではモータ）１１と、カバー部材１５内に設けられた動力伝達機構１３を具備し、駆動源１１の駆動力を動力伝達機構１３を介して弁体１２に与えて、弁体１２を回転させる。
弁体１２は、９０°の範囲で回転でき、枠体１４の内側を完全に閉じる位置を０°位置として、９０°位置で枠体１４の内側を全開状態にする。
【００１５】
動力伝達機構１３は、図１、図２、図３に示すように、駆動源１１の図示しない出力軸に連結され、駆動源１１の作動によって回転する水平配置されたシャフト１６と、シャフト１６に装着されたウォーム１７と、ウォーム１７に噛み合った歯部１８を有するウォームホイル１９と、外周にウォームホイル１９が固定された円筒状のスリーブ２０を備えている。駆動源１１の出力軸は右回転及び左回転が可能であり、シャフト１６及びウォーム１７は、駆動源１１の出力軸と同方向に回転する。
【００１６】
ウォームホイル１９は、図２に示すように、円弧状であり、外周側に複数の歯部１８が形成され、内周側を開口する溝２１が一端から他端にかけて形成されている。
スリーブ２０は、図２、図３、図４に示すように、軸心が鉛直に配置され、外周に周方向に設けられた（周方向に長い）突出部２２を有している。突出部２２は、断面矩形状であり、スリーブ２０の外周の約１３０°の領域に設けられている。ウォームホイル１９は、突出部２２が溝２１全体に嵌め込まれた状態で、スリーブ２０の外周の約１２０°の領域（一部領域）に取り付けられている。
【００１７】
突出部２２の先端には、図２、図４に示すように、スリーブ２０の周方向に沿った湾曲面２３が形成されている。突出部２２には、平行して配置され、スリーブ２０の周方向に沿った側壁面２４、２５が上下にそれぞれ設けられている。
溝２１は断面矩形状であり、溝２１の底２６は、スリーブ２０の周方向に沿って湾曲しており、全体が突出部２２の湾曲面２３に密着している。溝２１には、対向して配置された２つの側壁２７、２８がある。側壁２７、２８は平行であり、溝２１の側壁２７、２８に、突出部２２の側壁面２４、２５がそれぞれ密接している。
【００１８】
従って、溝２１に突出部２２が嵌入されたウォームホイル１９は、スリーブ２０に対し、スリーブ２０の軸心方向に移動することや、スリーブ２０の軸心に向かって移動することが制限されており、溝２１の側壁２７と突出部２２の側壁面２４の摩擦及び溝２１の側壁２８と突出部２２の側壁面２５の摩擦によって、スリーブ２０の軸心から遠ざかる向きへの移動や、スリーブ２０の周方向への移動が抑制された状態にある。
本実施の形態では、ウォームホイル１９が銅、アルミニウム及び鉄を主成分とする合金であり、ウォーム１７が鋼鉄であり、スリーブ２０が鋳鉄である。
【００１９】
また、ウォームホイル１９及び突出部２２には、ウォームホイル１９及び突出部２２を鉛直に（スリーブ２０の軸心に対し平行に）貫通するボルト２９が取り付けられている。ボルト２９は、ウォームホイル１９及び突出部２２を、ボルト２９の長手方向に沿って、ウォームホイル１９の突出部２２の上側に配された部位、突出部２２、ウォームホイル１９の突出部２２の下側に配された部位の順に貫通している。
ボルト２９の先端側にはナット３０が嵌合されており、ボルト２９はナット３０によって、ウォームホイル１９及び突出部２２から抜け落ちるのを防止されている。
対となったボルト２９及びナット３０は複数組（本実施の形態では７組）あって、スリーブ２０の外周に沿って等ピッチで配置されている。本実施の形態では、ボルト２９にリーマボルトを採用している。
【００２０】
スリーブ２０には、弁体１２を回転させる図示しないスピンドルが取り付けられている。ウォームホイル１９、スリーブ２０及びスピンドルは、図２に示すように、ウォーム１７の回転によって、スリーブ２０の軸心を中心に９０°の範囲で回転して、弁体１２を回転させる。弁体１２が０°位置から９０°位置までの範囲で回転する際、ウォームホイル１９及びウォーム１７の噛み合った状態が維持されるのは言うまでもない。
【００２１】
ボルト２９及びナット３０は、ボルト２９の頭部３１とウォームホイル１９の間及びナット３０とウォームホイル１９の間のいずれか一方又は双方に（本実施の形態では、ナット３０とウォームホイル１９の間のみに）隙間が設けられている。なお、図２においては、ボルト２９の頭部３１に形成された六角レンチ用の穴の記載が省略されている。
【００２２】
駆動源１１の作動によって弁体１２が開閉動作を行っている間、ウォームホイル１９、ボルト２９及びナット３０を含む動力伝達機構１３には振動が発生する。
本実施の形態では、ボルト２９の頭部３１とウォームホイル１９の間、もしくは、ナット３０とウォームホイル１９の間の少なくとも一方に隙間が設けられているので、ボルト２９の頭部３１及びナット３０がウォームホイル１９に接触している場合に比べ、動力伝達機構１３が振動している際に、ウォームホイル１９からボルト２９の頭部３１及びナット３０に対して与えられる負荷を低減することができる。
【００２３】
ボルト２９及びナット３０は、ボルト２９の頭部３１とウォームホイル１９の間及びナット３０とウォームホイル１９の間のいずれか一方又は双方に隙間を設けることができるのは、スリーブ２０及びウォームホイル１９が回転している際に、ウォームホイル１９が、スリーブ２０に対し、スリーブ２０の軸心方向、即ち、ボルト２９の軸心方向に実質的に移動することがなく、ボルト２９及びナット３０が、ウォームホイル１９のボルト２９の軸心方向への移動を制限する必要がないためである。
【００２４】
本実施の形態では、溝２１に突出部２２が嵌入されていることによって、ウォームホイル１９が、スリーブ２０に対し、スリーブ２０の軸心方向に移動することや、スリーブ２０の軸心に向かって移動することが制限されており、しかも、スリーブ２０の軸心から遠ざかる向きへの移動や、スリーブ２０の周方向への移動が抑制されている。そのため、スリーブ２０に対してウォームホイル１９を固定するにあたり、ウォームホイル１９のスリーブ２０に対する移動が制限や抑制されていない場合に比べて、ボルト２９及びナット３０に生じる負荷を低減でき、ボルト２９又はナット３０の破損を抑制可能である。
【００２５】
この点、図５に示す比較例に係るバルブアクチュエータのウォームホイル４０は、ウォームホイル４０にスリーブ２０の突出部２２が嵌入する溝がなく、実質的に、ウォームホイル４０及び突出部２２を鉛直に貫通するボルト４１及びボルト４１の先端側に嵌合されたナット４２のみによって、スリーブ２０に対しウォームホイル４０を固定している。従って、ボルト４１及びナット４２には、バルブアクチュエータ１０のボルト２９及びナット３０に比べて大きな負荷が作用するため、破損が生じ易い。
【００２６】
なお、ボルト４１及びナット４２は、図５に示すように、ボルト４１及びナット４２によって、ウォームホイル４０のスリーブ２０に対する移動を制限すべく、ボルト４１の頭部４３及びナット４２がそれぞれ、突出部２２及びウォームホイル４０に密着している。
また、比較例に係るバルブアクチュエータにおいて、バルブアクチュエータ１０と同様の構成については、バルブアクチュエータ１０と同じ符号を付して、詳しい説明を省略している。
【００２７】
また、本実施の形態に係るバルブアクチュエータ１０のボルト２９は、図４に示すように、弁体１２が回転している際にウォームホイル１９から突出部２２に伝達されている回転力を、主として、ウォームホイル１９の突出部２２の上側に配された部位と突出部２２が接する高さ位置、及び、突出部２２とウォームホイル１９の突出部２２の下側に配された部位が接する高さ位置の２箇所で受けることとなる。この点、図５に示す比較例に係るバルブアクチュエータのボルト４１は、ウォームホイル４０から突出部２２に伝達されている回転力を、主として、ウォームホイル４０と突出部２２が接する高さ位置で受けることとなる。従って、本実施の形態に係るバルブアクチュエータ１０のボルト２９は、比較例に係るバルブアクチュエータのボルト４１に比べ、弁体１２が回転する際に特定の箇所に負荷が集中するのを抑制可能である。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、突出部の先端は、ウォームホイルの溝の底に密着している必要はない。
また、ウォームホイルの溝の２つの側壁は平行である必要がなく、溝は、底から開口に向かって側壁間の間隔が広がるように設計されていてもよい。
そして、ウォームホイル及び突出部をスリーブの軸心に対し非平行に貫通するボルトを用いることもできる。更に、ボルトの頭部及びナットが共にウォームホイルに接触していてもよい。
また、ウォームホイルは、環状で、スリーブの外周全体に取り付けられるように設計することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０：バルブアクチュエータ、１１：駆動源、１２：弁体、１３：動力伝達機構、１４：枠体、１５：カバー部材、１６：シャフト、１７：ウォーム、１８：歯部、１９：ウォームホイル、２０：スリーブ、２１：溝、２２：突出部、２３：湾曲面、２４、２５：側壁面、２６：底、２７、２８：側壁、２９：ボルト、３０：ナット、３１：頭部、４０：ウォームホイル、４１：ボルト、４２：ナット、４３：頭部
【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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