(57)【要約】【課題】弁棒の駆動系に不具合が発生した場合でも経済的に対処できるようにすることにある。【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１に、雌ねじ部２ａの軸線回りに回転自在に保持されたナット２と、一端部に弁体３１を有し、かつ他端部外周に雌ねじ部２ａに螺合する雄ねじ部３ａを有し、ナット２の回転に伴ってナット２の一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒３と、ハウジング１に取り付けられナット２を回転駆動するモータ４と、弁棒３からナット２に向かって作用するスラスト力Ｆを受けるスラスト軸受５とを備え、スラスト軸受５を、ナット２の他端部に設けられた球体５１と、ハウジング１とモータ４との間に設置され保持プレート５２とによって構成にしている。【選択図】      図１
2004211840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジングに、雌ねじ部の軸線回りに回転自在に保持されたナットと、一端部に弁体を有するとともに、少なくとも他端部外周に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有し、上記ナットの回転に伴って当該ナットの一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒と、上記ハウジングに取り付けられ上記ナットを回転駆動するモータと、上記弁棒から上記ナットに向かって作用するスラスト力を受けるとともに上記ナットを回転自在に支持するスラスト軸受とを備えてなり、
上記スラスト軸受は、上記ナットの他端部に設けられた球体と、上記ハウジングと上記モータとの間に設置され、上記球体から作用する上記スラスト力を受ける保持プレートとを備えてなることを特徴とする弁駆動構造。
【請求項２】
上記ハウジングには、上記ナットがその一端側に移動するのを阻止するストッパ部を設け、
このストッパ部と上記ナットとの間には、当該ナットを上記保持プレート側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の弁駆動構造。
【請求項３】
上記ナットの他端部には、上記保持プレート側に開口し、上記球体を嵌合すべく球面状に形成された凹部を設けてなり、
上記凹部は、その開口部からの深さが上記球体の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により上記球体を挿入可能な大きさに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の弁駆動構造。
【請求項４】
上記ナットには、上記他端部に対応する上記雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けたとを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の弁駆動構造。
【請求項５】
上記ナットには、その外周にギヤ部を設け、
上記モータには、その中心線上に位置するロータシャフトから平行移動した位置に上記ギヤ部に噛み合う出力歯車を設けてなり、
上記ナットの軸心、上記球体の中心および上記モータの中心線は、同心状に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の弁駆動構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動源にして弁体を直線方向に往復移動させる弁駆動構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁駆動構造としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
この弁駆動構造は、弁棒をねじの螺合により直線方向に駆動するナットと、弁棒からナットに作用するスラスト力を受ける軸受とをモータ内に内蔵した構成になっている。
【０００３】
上記のように構成された弁駆動構造においては、弁棒の駆動系に不具合が生じた場合には、上記モータを交換することによって、簡単に修理することができる利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７５０２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記弁駆動構造においては、弁棒の駆動系に生じた不具合がモータにおける単に電気的な問題によって発生した場合でも、またナット等の機械的な問題によって発生した場合でも、上記軸受やナットを内蔵させた特に高価がモータを交換しなければならず、極めて不経済であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、弁棒の駆動系に不具合が発生した場合でも経済的に対処することのできる弁駆動構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、このハウジングに、雌ねじ部の軸線回りに回転自在に保持されたナットと、一端部に弁体を有するとともに、少なくとも他端部外周に上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有し、上記ナットの回転に伴って当該ナットの一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒と、上記ハウジングに取り付けられ上記ナットを回転駆動するモータと、上記弁棒から上記ナットに向かって作用するスラスト力を受けるとともに上記ナットを回転自在に支持するスラスト軸受とを備えてなり、上記スラスト軸受は、上記ナットの他端部に設けられた球体と、上記ハウジングと上記モータとの間に設置され、上記球体から作用する上記スラスト力を受ける保持プレートとを備えてなることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ハウジングには、上記ナットがその一端側に移動するのを阻止するストッパ部を設け、このストッパ部と上記ナットとの間には、当該ナットを上記保持プレート側に付勢する付勢手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記ナットの他端部には、上記保持プレート側に開口し、上記球体を嵌合すべく球面状に形成された凹部を設けてなり、上記凹部は、その開口部からの深さが上記球体の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により上記球体を挿入可能な大きさに形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記ナットには、上記他端部に対応する上記雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けたとを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、上記ナットには、その外周にギヤ部を設け、上記モータには、その中心線上に位置するロータシャフトから平行移動した位置に上記ギヤ部に噛み合う出力歯車を設けてなり、上記ナットの軸心、上記球体の中心および上記モータの中心線は、同心状に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
上記のように構成された請求項１〜５に記載の発明においては、ナットがハウジングに回転自在に保持され、ナットを回転駆動するモータがハウジングに設けられ、弁棒からナットに作用するスラスト力がナットの他端部に設けた球体と、ハウジングとモータとの間に設けた保持プレートとからなるスラスト軸受によって保持されるようになっているので、ナット、モータ、球体、保持プレート等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータはナットを内蔵したりスラスト力を受ける軸受を内蔵したりしたものではなく価格の低いものとなるので、モータを交換する場合でも、その交換に要する費用を抑えることができる。
【００１３】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが分かったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が生じたりした場合でも、その部品の交換に要する費用の低減を図ることができる。すなわち、弁棒の駆動系の不具合に対して経済的に対処することができる。
また、保持プレートがハウジングとモータとの間に配置されているので、モータをハウジングに取り付ける際に、保持プレートを簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力がモータに作用するのを確実に防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明においては、ストッパ部とナットとの間に、ナットを保持プレート側に付勢する付勢手段を設けているので、球体を所定の弾性力で保持プレートに常時押し付けることができる。したがって、ナットおよびこれに螺合する弁棒のがたつきを防止することができるので、弁体による流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナットや弁棒等の機械的な振動による異音や、流体の振動による異音の発生を防止することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明においては、凹部における開口部からの深さが球体の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体を挿入可能な大きさに形成されているので、球体を凹部に簡単に組み込むことができるとともに、当該球体を凹部内に確実に保持することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明においては、ナットにおける他端部に対応する雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けているので、弁棒の他端によって、雌ねじ部内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒を軸方向に自由に移動させることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明においては、ナットの軸心、球体の中心およびモータの中心線が同心状に配置されているので、ハウジングに対して各部品がコンパクトに設置された状態になる。したがって、小型化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図８を参照しながら説明する。
この発明の実施の形態で示す弁駆動構造は、図１〜図８に示すように、空気の流量制御弁における弁体の駆動用に採用した例を示したものであり、ハウジング１と、このハウジング１に、雌ねじ部２ａの軸線回りに回転自在に保持されたナット２と、一端部に弁体３１を有するとともに、他端部外周に雌ねじ部２ａに螺合する雄ねじ部３ａを有し、ナット２の回転にともなって当該ナット２の一端部から突出する長さを伸縮させる弁棒３と、ハウジング１に取り付けられナット２を回転駆動するモータ４と、弁棒３からナット２に向かって作用するスラスト力Ｆを受けるとともにナット２を回転自在に支持するスラスト軸受５とを備えている。スラスト軸受５は、ナット２の他端部に設けられたステンレス鋼製の球体５１と、ハウジング１とモータ４との間に設置され、球体５１から作用するスラスト力Ｆを受けるステンレス鋼製の保持プレート５２とを備えている。
【００１９】
ハウジング１は、図１〜図３に示すように、例えばアルミニウム等の金属または合成樹脂によって一体的に形成されたものであり、その一端面１ａにバルブハウジング６をネジＳ１によって固定するようになっており、その他端面１ｂにモータ４をネジＳ２によって固定するようになっている。
【００２０】
このハウジング１には、その軸心部に、ナット２がその一端側に移動するのを阻止するストッパ部１ｃが形成されており、このストッパ部１ｃには、その軸心位置に、弁棒３を挿通する円形孔１ｄが形成されているとともに、扁平ガイド孔１ｅが一端面１ａ側から所定の深さ位置まで形成されている。扁平ガイド孔１ｅは、後述するピン３２をガイドすべく、円形孔１ｄの軸線に対して直交する方向に間隔が狭められた形状になっている。
【００２１】
また、ハウジング１には、ストッパ部１ｃの他端面１ｂ側に、ナット２の円形外周面２ｂを回転自在に案内する円形ガイド孔１ｆが形成され、この円形ガイド孔１ｆのさらに他端面１ｂ側に、上記ナット２の円形外周面２ｂ以外の部分やモータ４の出力歯車４１を収容するための凹部１ｇが形成されている。
【００２２】
ナット２は、ポリアセタール等の合成樹脂によって一体的に形成されたものであり、その軸心位置に上述した雌ねじ部２ａおよび円形外周面２ｂが形成されている。すなわち、雌ねじ部２ａは、その一端側から他端側に向かって所定の深さに形成されており、円形外周面２ｂは、一端部の外周に形成され、上述したように円形ガイド孔１ｆに回転自在に嵌合するようになっている。
【００２３】
また、ナット２には、その他端部の軸心位置に、保持プレート５２側に開口し、球体５１を嵌合すべく球面状に形成された凹部２ｃが形成されている。この凹部２ｃは、その開口部からの深さが球体５１の半径より大きく形成され、かつ上記開口部の半径が弾性変形により球体５１を挿入可能な大きさに形成されている。
【００２４】
さらに、ナット２には、その他端部に対応する雌ねじ部２ａ内から当該ナット２の外に通じる連通孔２ｄが設けられている。この連通孔２ｄは、雌ねじ部２ａを構成する孔の底面の２位置に開口するとともに、他端側に向かって、凹部２ｃの直径位置を２等分するようにスリット状に延在している。このため、スリットを開く方向の弾性変形が可能となり、凹部２ｃへの球体５１の挿入が容易になっている。
また、ナット２の他端部の外周には、ギヤ部２ｅが形成されている。
【００２５】
弁棒３は、断面円形状の丸棒３ｂの一端部に上記弁体３１が設けられ、他端部外周に上記雄ねじ部３ａが形成されている。また、弁棒３には、その軸方向の所定位置にピン３２が設けられている。このピン３２は、断面円形の棒状に形成されたものであり、弁棒３の軸心を通りかつ当該軸心に直交する方向に延在すべく、弁棒３に固定されている。
また、ピン３２は、上述の扁平ガイド孔１ｅに挿入されて平行移動するようにガイドされるようになっており、弁棒３の回転を防止し、ナット２の回転により、弁棒３が軸方向に移動するのを可能にするようになっている。
【００２６】
したがって、扁平ガイド孔１ｅは、後述する弁口６ｃを全閉状態から全開状態まで変化させるべく、弁棒３をストロークさせた際に、上記ピン３２を十分ガイドすることが可能なようにそのストローク方向の寸法が設定れている。また、互いに螺合する雌ねじ部２ａおよび雄ねじ部３ａも、上記弁棒３のストロークを可能にすべく、その軸方向の長さが設定されている。
また、この実施の形態では、ピン３２は雄ねじ部３ａの近傍の丸棒３ｂの位置に形成された貫通孔に、圧入、ろう付け等によって固定されている。
【００２７】
モータ４は、図３に示すように、その中心線Ｃ上に位置する図示しないロータシャフトから減速歯車機構を介して平行移動した位置にナット２のギヤ部２ｅに噛み合う出力歯車４１を備えている。
そして、モータ４の中心線Ｃは、ハウジング１の軸心部に配置されたナット２の軸心および球体５１の中心と、同一直線上の位置に配置されている。
【００２８】
また、ストッパ部１ｃとナット２の一端との間には、当該ナット２を保持プレート５２側に付勢する皿ばね（付勢手段）７が設けられている。
【００２９】
一方、バルブハウジング６には、Ｌ字状に屈曲する流路６ａ、６ｂが設けられており、その屈曲部には、弁棒３がナット２の一端側からから突出する方向に移動した際に、弁体３１によって閉塞される弁口６ｃが形成されている。
また、図４、５において、５２ａは、ネジＳ２のねじ部を挿通させるための貫通孔である。
【００３０】
上記のように構成された弁駆動構造においては、ナット２がハウジング１に回転自在に保持され、ナット２を回転駆動するモータ４がハウジング１に設けられ、弁棒３からナット２に作用するスラスト力Ｆがナット２の他端部に設けた球体５１と、ハウジング１とモータ４との間に設けた保持プレート５２とからなるスラスト軸受５によって保持されるようになっているので、ナット２、モータ４、球体５１、保持プレート５２等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータ４はナット２を内蔵したりスラスト力Ｆを受ける軸受を内蔵したりしたものではなく低価格のものとなるので、モータ４を交換する場合でも、その交換に要する費用を最小限に抑えることができる。
【００３１】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが見つかったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が発生したりした場合でも、これらの部品を交換する等の対策を経済的に行うことができる。
また、保持プレート５２がハウジング１とモータ４との間に配置されているので、モータ４をハウジング１に取り付ける際に、保持プレート５２を簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力Ｆがモータ４に作用するのを確実に防止することができる。
【００３２】
そして、ストッパ部１ｃとナット２との間に、ナット２を保持プレート５２側に付勢する皿ばね７を設けているので、球体５１を所定の弾性力で保持プレート５２に常時密着させることができる。したがって、ナット２およびこれに螺合する弁棒３のがたつきを防止することができるので、弁体３１と弁口６ｃとによる流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナット２や弁棒３等の機械的な振動による異音や、弁口６ｃを流れる空気の振動による異音の発生等を防止することができる。
【００３３】
また、凹部２ｃの深さが球体５１の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体５１を挿入可能な大きさに形成されているので、球体５１を凹部２ｃに簡単に組み込むことができる。また、連通孔２ｄがナット２の他端部を凹部２ｃの直径位置で二分割するスリットとして機能するので、上記弾性変形による球体５１の組込をより容易にすることができる。
【００３４】
さらに、ナット２における雌ねじ部２ａ内から当該ナット２の外に通じる連通孔２ｄを設けているので、雌ねじ部２ａに螺合する弁棒３によって、雌ねじ部２ａ内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒３を軸方向に移動するのに支障をきたすことがない。
【００３５】
また、ナット２の軸心、球体５１の中心およびモータ４の中心線Ｃが同軸上の位置に配置されているので、ハウジング１に対して各部品をコンパクトに配置することができる。したがって、全体の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態においては、弁駆動構造を空気の流量制御弁に採用した例を示したが、水や油圧等の他の流体を用いた種々のバルブの弁体を駆動するために採用することも可能である。
また、雄ねじ部３ａを弁棒３の他端部外周に形成するように構成したが、この雄ねじ部３ａは弁棒３の外周面全体に形成するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５に記載の発明によれば、ナットがハウジングに回転自在に保持され、ナットを回転駆動するモータがハウジングに設けられ、弁棒からナットに作用するスラスト力がナットの他端部に設けた球体と、ハウジングとモータとの間に設けた保持プレートとからなるスラスト軸受によって保持されるようになっているので、ナット、モータ、球体、保持プレート等の駆動系の部品をそれぞれ単独で交換することができる。しかも、モータはナットを内蔵したりスラスト力を受ける軸受を内蔵したりしたものではなく低価格のものとなるので、モータを交換する場合でも、その交換に要する費用を抑えることができる。
【００３８】
したがって、例えば、組立時に上記駆動系の部品に不具合があることが分かったり、長年使用した結果、上記駆動系の部品に故障が生じたりした場合でも、その部品の交換を低コストで行うことができる。すなわち、弁棒の駆動系に生じた不具合に対して経済的に対処することができる。
また、保持プレートがハウジングとモータとの間に配置されているので、モータをハウジングに取り付ける際に、保持プレートを簡単に設置することができるとともに、上記スラスト力がモータに作用するのを確実に防止することができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、ストッパ部とナットとの間に、ナットを保持プレート側に付勢する付勢手段を設けているので、球体を所定の弾性力で保持プレートに常時押圧した状態にすることができる。したがって、ナットおよびこれに螺合する弁棒のがたつきを防止することができるので、弁体による流量の制御を正確に行うことができるとともに、ナットや弁棒等の機械的な振動による異音や、流体の振動による異音の発生を防止することができる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、凹部における開口部からの深さが球体の半径より大きく形成され、かつ開口部の半径が弾性変形により球体を挿入可能な大きさに形成されているので、球体を凹部に簡単に組み込むことができるとともに、当該球体を凹部内に確実に保持することができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、ナットにおける他端部に対応する雌ねじ部内から当該ナットの外に通じる連通孔を設けているので、弁棒の他端によって、雌ねじ部内に閉塞された空間が生じるのを防止することができる。したがって、弁棒を軸方向に自由に移動させることができる。
【００４２】
請求項５に記載の発明によれば、ナットの軸心、球体の中心およびモータの中心線が同心状に配置されているので、ハウジングに対して各部品がコンパクトに設置された状態になる。したがって、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示した弁駆動構造の断面図である。
【図２】同弁駆動構造をハウジングの一端面側から見た平面図である。
【図３】同弁駆動構造を示す図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】同弁駆動構造の保持プレートを示す平面図である。
【図５】同弁駆動構造の保持プレートを示す断面図である。
【図６】同弁駆動構造のナットを示す平面図である。
【図７】同弁駆動構造のナットを示す図であって、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】同弁駆動構造のナットを示す底面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
１ｃ  ストッパ部
２  ナット
２ａ  雌ねじ部
２ｃ  凹部
２ｄ  連通孔
２ｅ  ギヤ部
３  弁棒
３ａ  雄ねじ部
４  モータ
５  スラスト軸受
７  皿ばね（付勢手段）
３１  弁体
４１  出力歯車
５１  球体
５２  保持プレート
Ｃ  中心線
Ｆ  スラスト力
【図１】
2004211840.tif 000003
【図２】
2004211840.tif 000004
【図３】
2004211840.tif 000005
【図４】
2004211840.tif 000006
【図５】
2004211840.tif 000007
【図６】
2004211840.tif 000008
【図７】
2004211840.tif 000009
【図８】
2004211840.tif 000010