特開 2025-17258 電動弁及び遊星歯車式減速機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025017258

(43)【公開日】2025-02-05

(54)【発明の名称】電動弁及び遊星歯車式減速機構

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20250129BHJP

   F16K 31/53 20060101ALI20250129BHJP

   F16H 1/46 20060101ALI20250129BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20250129BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

F16K31/53

F16H1/46

H02K7/116

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120302

(22)【出願日】2023-07-24

(71)【出願人】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 貴之

【テーマコード（参考）】

3H062

3H063

3J027

5H607

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB31

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE01

3H062EE06

3H062EE11

3H062HH04

3H063AA01

3H063BB33

3H063DA14

3H063DB36

3H063FF01

3H063GG01

3J027FA36

3J027FB40

3J027FC02

3J027GA01

3J027GB03

3J027GC13

3J027GC24

3J027GD04

3J027GD07

3J027GD08

3J027GD12

3J027GE11

3J027GE14

3J027GE29

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB10

5H607BB14

5H607CC03

5H607DD04

5H607EE33

(57)【要約】

【課題】電動弁及び遊星歯車式減速機構において設計の自由度を向上できる新規な技術を提供する。
【解決手段】電動弁は、電動モータと、電動モータの入力回転が入力される第一歯Ｔ１と、第一歯Ｔ１と対応して設けられ第一歯Ｔ１のモジュールとは異なるモジュールを備える第二歯Ｔ２と、を備える遊星ギア６５と、第二歯Ｔ２と噛み合い、入力回転が減速された出力回転を出力する出力ギア６６と、を有する、遊星歯車式減速機構（減速機構６０）と、出力回転によって弁の開度を制御する弁本体部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータと、
前記電動モータの入力回転が入力される第一歯と、前記第一歯と対応して設けられ前記第一歯のモジュールとは異なるモジュールを備える第二歯と、を備える遊星ギアと、前記第二歯と噛み合い、前記入力回転が減速された出力回転を出力する出力ギアと、を有する遊星歯車式減速機構と、
前記出力回転によって弁の開度を制御する弁本体部と、
を備える電動弁。

【請求項2】

前記遊星歯車式減速機構は、
前記出力ギアの歯数と異なる歯数を有する固定ギアと、
前記固定ギアと同心に配置され前記入力回転が入力され、前記遊星ギアの前記第一歯と噛み合う太陽ギアと、
を備える、
請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記固定ギアの歯底円径は、直径１５ｍｍ以下である、
請求項２に記載の電動弁。

【請求項4】

内部に弁室が形成されている弁本体と、
前記弁室の壁面の一部に形成され開口を有する弁座と、
前記弁座の前記開口を開閉可能に配置された弁体と、
前記弁体を前記弁座に接離させる弁棒と、
前記弁本体に取り付けられ前記弁本体との間に空間を形成する円筒状のキャンと、
前記キャンの外周部に装着される前記電動モータの励磁装置と、
前記キャンの内部に回転自在に支持され前記励磁装置によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体と、
前記遊星歯車式減速機構からの前記出力回転を前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換して前記弁棒に伝達するねじ機構部と、
を備え、前記弁本体と前記キャンとの間の前記空間に前記ロータ組立体と前記遊星歯車式減速機構とが配置される、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項5】

前記出力ギアは、底部と、前記底部の周縁から立ち上がる壁部とを有する有底の筒状部材であり、
前記筒状部材の内側に流体を蓄積可能な貯留空間が形成される、
請求項４に記載の電動弁。

【請求項6】

外部からの入力回転が入力される第一歯と、前記第一歯と対応して設けられ前記第一歯のモジュールとは異なるモジュールを備える第二歯と、を備える遊星ギアと、前記第二歯と噛み合い、前記入力回転が減速された出力回転を出力する出力ギアと、
を有する、遊星歯車式減速機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動弁及び遊星歯車式減速機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１のように、電動モータを介して弁の開閉を行う電動弁として、ロータの入力回転を遊星歯車式減速機構で減速すると共に、弁の開閉を制御するねじ機構部に、減速された出力回転を伝達する型の電動弁が知られている。具体的には特許文献１には、不思議遊星歯車式の差動歯車機構が開示されている。差動歯車機構では、固定ギアの歯数と出力ギアの歯数との間の歯数差に応じて、固定ギアに対して相対的に高い減速比で回転可能である。

【0003】

また、遊星歯車式減速機構の他の例として特許文献２には、電動弁ではないものの、入力軸、出力軸及び固定軸からなる３つの基本軸の全てが装置の中心軸と同じ回転軸心を持つ３Ｋ型の遊星歯車装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９３６９４１号公報

【特許文献2】特許第６７８２４９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、１つの遊星ギアの歯車において、固定ギアに噛み合う部分の歯を「第一歯」と称すると共に、第一歯とは異なる位置で出力ギアに噛み合う部分の歯を「第二歯」と称する。特許文献１及び特許文献２の場合、１つの遊星ギアの歯車において、第一歯のモジュールと第二歯のモジュールとは同じである。

【0006】

このため、遊星ギアの設計だけでなく、遊星ギアと噛み合う太陽ギア、固定ギア及び出力ギア等の他のギア要素を含む設計も、遊星ギアにおける第一歯のモジュールと第二歯のモジュールとを同じに揃えるという条件に制限される。結果、遊星歯車式減速機構の設計の自由度、及び、遊星歯車式減速機構を用いた電動弁の設計の自由度が、全体的に小さくなるという問題がある。

【0007】

上記に鑑み、本開示は、電動弁及び遊星歯車式減速機構において設計の自由度を向上できる新規な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１態様に係る電動弁は、電動モータと、前記電動モータの入力回転が入力される第一歯と、前記第一歯と対応して設けられ前記第一歯のモジュールとは異なるモジュールを備える第二歯と、を備える遊星ギアと、前記第二歯と噛み合い、前記入力回転が減速された出力回転を出力する出力ギアと、を有する遊星歯車式減速機構と、前記出力回転によって弁の開度を制御する弁本体部と、を備える。

【0009】

第１態様に係る電動弁では、第一歯のモジュールと第二歯のモジュールとを同じに揃えるという条件に制限されることなく遊星歯車式減速機構を設計できるので、電動弁の設計の自由度を向上できる。

【0010】

第２態様は、第１態様に係る電動弁において、前記遊星歯車式減速機構は、前記入力領域に設けられ前記出力ギアの歯数と異なる歯数を有する固定ギアと、前記固定ギアと同心に配置され前記入力回転が入力され、前記遊星ギアの前記第一歯と噛み合う太陽ギアと、を備える。

【0011】

第２態様では、遊星歯車式減速機構の中でも特に、固定ギアと太陽ギアとを備える不思議遊星歯車式減速機構を実現できる。

【0012】

第３態様は、第２態様に係る電動弁において、前記固定ギアの歯底円径は、直径１５ｍｍ以下である。

【0013】

第３態様では、固定ギアの歯底円径が直径１５ｍｍ以下である小型の電動弁の設計の自由度を特に向上できる。

【0014】

第４態様は、第１態様～第３態様のいずれかに係る電動弁において、内部に弁室が形成されている弁本体と、前記弁室の壁面の一部に形成され開口を有する弁座と、前記弁座の前記開口を開閉可能に配置された弁体と、前記弁体を前記弁座に接離させる弁棒と、前記弁本体に取り付けられ前記弁本体との間に空間を形成する円筒状のキャンと、前記キャンの外周部に装着される前記電動モータの励磁装置と、前記キャンの内部に回転自在に支持され前記励磁装置によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体と、前記遊星歯車式減速機構からの前記出力回転を前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換して前記弁棒に伝達するねじ機構部と、を備え、前記弁本体と前記キャンとの間の前記空間に前記ロータ組立体と前記遊星歯車式減速機構とが配置される。

【0015】

第４態様では、電動弁の中でも、弁本体とキャンとの間の空間にロータ組立体と遊星歯車式減速機構とが配置される電動弁の設計の自由度を特に向上できる。

【0016】

第５態様は、第１態様～第４態様のいずれかに係る電動弁において、前記出力ギアは、底部と、前記底部の周縁から立ち上がる壁部とを有する有底の筒状部材であり、前記筒状部材の内側に流体を蓄積可能な貯留空間が形成される。

【0017】

ここで、例えば、遊星ギアの第二歯の歯数を第一歯と同じ歯数で構成しつつ第二歯のピッチ円の直径を第一歯のピッチ円の直径より小さくすることによって、第二歯のモジュールを第一歯のモジュールより小さくすると、第二歯に噛み合う出力ギアの歯数を少なくできる。このため、出力ギアの歯数が同じである場合に比べ、出力ギアにおいて隣接する歯と歯との間の溝幅、換言すると隙間が拡がる。第５態様では、隙間が拡がる分、貯留空間に蓄積可能な流体の体積を増大できる。例えば、蓄積される流体が潤滑性流体である場合、貯留空間に保持可能な潤滑性流体の体積が増大するので、電動弁の潤滑性を向上できる。

【0018】

第６態様に係る遊星歯車式減速機構は、外部からの入力回転が入力される第一歯と、前記第一歯と対応して設けられ前記第一歯のモジュールとは異なるモジュールを備える第二歯と、を備える遊星ギアと、前記第二歯と噛み合い、前記入力回転が減速された出力回転を出力する出力ギアと、を有する。

【0019】

第６態様に係る遊星歯車式減速機構では、第１態様に係る電動弁の場合と同様に、第一歯のモジュールと第二歯のモジュールとを同じに揃えるという条件に制限されないので、遊星歯車式減速機構の設計の自由度を向上できる。

【発明の効果】

【0020】

本開示に係る電動弁によれば、電動弁及び遊星歯車式減速機構において設計の自由度を向上できる新規な技術を提供できると共に、この技術を用いた電動弁の組立方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本開示の実施形態に係る電動弁を、回転軸である中心軸を含む面で切断して説明する断面図である。

【図2】本実施形態に係る電動弁における不思議遊星歯車式減速機構の内部を、一部を切り欠いて説明する斜視図である。

【図3】本実施形態に係る不思議遊星歯車式減速機構の入力領域を説明する平面図である。

【図4】本実施形態に係る不思議遊星歯車式減速機構の出力領域を説明する平面図である。

【図5】本実施形態に係る不思議遊星歯車式減速機構の遊星ギアを説明する斜視図である。

【図6】本実施形態に係る不思議遊星歯車式減速機構の遊星ギアを説明する正面図である。

【図7】本実施形態に係る不思議遊星歯車式減速機構の遊星ギアを第二歯の側から見て説明する底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に本実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は、現実のものとは異なる場合がある。したがって、具体的な厚みや寸法は、以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、明細書中に特段の断りが無い限り、本開示の各構成要素の個数は、１つに限定されず、複数存在してもよい。

【0023】

＜電動弁の構成＞
本実施形態に係る電動弁は、基本的構造として、駆動部と、ギア減速機部としての減速機構と、ねじ機構部と、弁本体部と、を備える。駆動部は、励磁機能で作用すると共に、ステータとロータとから成るモータを備える。駆動部は、電動モータを含む。

【0024】

減速機構は、駆動部による回転駆動力が入力されることによって歯車減速を行うと共に、減速した回転を出力する。すなわち、減速機構では、駆動部から入力された入力回転が減速されることによって出力回転が形成されると共に、出力回転がねじ機構部に出力される。減速機構（減速装置）は、遊星歯車式減速機構（遊星歯車式減速装置）を含む。

【0025】

また、ねじ機構部は、減速機構からの減速回転、すなわち出力回転を、ねじ作用によってねじ軸方向の変位に変換して出力する。弁本体部は、ねじ機構部のねじ軸方向の変位出力によって弁体が弁座に対して接離動作することにより弁の開度を制御する。以下、それぞれの部材を、図１を参照しつつ説明する。

【0026】

（駆動部）
図１に示すように、本実施形態に係る電動弁１の駆動部は、キャン３０と、モータ励磁装置２と、ロータ組立体５０と、を有する。

【0027】

（キャン）
キャン３０は、弁本体１０に固着された気密容器である有頂円筒形状である。キャン３０は、非磁性の金属材で作られる有頂円筒形状の圧力容器である。図１中のキャン３０の下端部は、弁本体１０に設けられる受け部材２０の周縁に突き当てられる。

【0028】

キャン３０は、受け部材２０を介して弁本体１０に固着される。弁本体１０は、下部に形成された弁室１２と弁室１２の底部から下方に向けて延びるオリフィス１４を有する。弁本体１０には、弁室１２の側面に連通する冷媒の配管１８Ａと、オリフィス１４の下端に連通する冷媒の配管１８Ｂとが固着される。キャン３０の内部に装備されるロータ組立体５０は、モータ励磁装置２のコイル３に駆動信号を供給することにより回転する。

【0029】

（モータ励磁装置）
モータ励磁装置２は、板ばねにより形成された取付具５によって、キャン３０の外側に、キャン３０に対して着脱自在に嵌合状態で装着される。モータ励磁装置２では、モータのステータを構成するコイル３が、樹脂と一体にモールドされる。モータ励磁装置２は、樹脂モールドと、樹脂モールドの内部に装備されるボビンに巻き付けたコイル３と、コイル３への通電によって励磁されるステータとを有すると共に、コイル３は電気回路４及びリード線を介して外部の電源に接続されて給電を受ける。図１中の樹脂モールドの符号の付記は、見易さのため省略されている。

【0030】

（軸受、シャフト）
軸受４０は、中心に孔４１を有する断面ハット形状又は円板形状である。軸受４０は、キャン３０の頂部の内側に挿入され、キャン３０の内側面上に配置される。軸受４０の孔４１内には、シャフト４２が挿入される。ステッピングモータの永久磁石型ロータであるロータ組立体５０は、キャン３０の内部においてシャフト４２によって、回転自在に配設される。

【0031】

（ロータ組立体）
ロータ組立体５０は、キャン３０内に回転自在に支持される。ロータ組立体５０は、モータ励磁装置２によって回転駆動される永久磁石型である。モータ励磁装置２は、電動モータの一例としてのステッピングモータ用の励磁装置である。

【0032】

ロータ組立体５０は、磁性材料を含有するプラスチック材料によって有頂円筒形状に形成されると共に、中央に配設される太陽ギア部材５４と一体に成型される。太陽ギア部材５４には、中心に垂直下方に延びるボス（不図示）が設けられる。ボスは、シャフト４２のための貫通孔５８を有する。ボスの外側には、減速機構６０の一構成要素である太陽ギア５６が形成される。

【0033】

（ギアケース）
ギアケース６１は、円筒状の部材である。ギアケース６１の下部は、ホルダ７２の上部に嵌合される。ギアケース６１の上部は、固定ギア６２の側に向かって折り曲げられる。ギアケース６１は、金属等によって作製される。

【0034】

ギアケース６１の折り曲げ部分は、樹脂等で作製される固定ギア６２の外表面と接触する。本実施形態ではカシメによって、固定ギア６２をギアケース６１に固着した。すなわち、ギアケース６１の折り曲げ部分で固定ギア６２を係止している。ギアケース６１には、減速機構６０が収納される。なお、ギアケース６１は、減速機構６０に含まれてもよい。

【0035】

（減速機構の動作）
減速機構６０においては、ロータ組立体５０の太陽ギア５６が、入力ギアとして機能する。キャリア６４に支持された遊星ギア６５は、太陽ギア５６と噛み合うと共に、固定ギア６２（より正確には、固定ギア６２の内周面に形成されたリングギア（固定側内歯車）６２Ａ 図２参照）及び出力ギア６６（より正確には、出力ギア６６の内周面に形成された出力側内歯車６６Ｄ 図２参照）と噛み合う。キャリア６４全体は、出力ギア６６上で自由に回転できるように支持される。

【0036】

リングギア６２Ａと出力側内歯車６６Ｄとは、それぞれの歯数が相違するが、いずれも、遊星ギア６５と噛み合うように構成される。これらの噛み合いを実現するために、リングギア６２Ａと出力側内歯車６６Ｄとのそれぞれの歯車の転位係数は、適切な値に設定されている。遊星ギア６５が固定ギア６２のリングギア６２Ａと噛み合いながら自転しつつ公転するとき、歯数の相違に基づいて固定ギア６２に対して出力ギア６６が回転する。

【0037】

このため、減速機構６０では、太陽ギア５６からの入力回転が減速されて出力ギア６６に出力され、結果、例えば５０対１程度の大きな減速比で減速が行われる。このため、ロータ組立体５０の回転数は、例えば５０分の１に減速されて、出力軸７０を介してねじ軸７１に伝達される。結果、ねじ軸７１は、微少回転数での回転が可能となる。このため、弁の開度の制御を高い分解能によって達成できる。

【0038】

（減速比）
減速機構６０において、出力ギア６６の出力側内歯車６６Ｄの歯数がリングギア６２Ａの歯数より多い場合の減速比について説明する。モータ励磁装置２の作動によって太陽ギア５６がロータ組立体５０と共に時計回り（Ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ，ＣＷ）に一体的に回転すると、太陽ギア５６とリングギア６２Ａとに噛み合っている遊星ギア６５は、反時計回り（Ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ，ＣＣＷ）に回転、換言すると、自転しつつ、太陽ギア５６の周囲を公転する。

【0039】

結果、キャリア６４は、減速されて時計回り（ＣＷ）に回転する。遊星ギア６５と噛み合っている出力ギア６６は、リングギア６２Ａ（図２参照）と出力側内歯車６６Ｄ（図２参照）との間の歯数差に基づいて時計回り（ＣＷ）に更に減速されて回転する。減速機構６０における、太陽ギア５６、遊星ギア６５、固定ギア６２のリングギア６２Ａ、及び出力ギア６６の出力側内歯車６６Ｄの歯数をそれぞれＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４としたとき、出力ギア６６の出力ギア比、すなわち減速比は、以下の式（１）で表される。

【0040】

減速比＝［Ｚ４・（Ｚ１＋Ｚ３）］／［Ｚ１・（Ｚ４－Ｚ３）］ ・・・（１）
ただし、 Ｚ３≠Ｚ４

【0041】

なお、上記の式（１）は、（Ｚ１・Ｚ４）で右辺の分母及び分子を除することによって、以下の式（２）のようにも表され得る。

減速比＝（１＋Ｚ３／Ｚ１）／（１－Ｚ３／Ｚ４） ・・・（２）

【0042】

固定ギア６２のリングギア６２Ａの歯数と、出力ギア６６の出力側内歯車６６Ｄの歯数との差が少ない程、減速比を大きくすることができる。このため、減速比を大きくしたいときには、例えば遊星ギアの個数が３である場合、［Ｚ４－Ｚ３］＝３と設定できる。また、Ｚ３／Ｚ１が大きい程、大きな減速比を得られる。このため、太陽ギア５６の歯数Ｚ１を少なくすると共に、必要な減速比を得るためにリングギア６２Ａの歯数Ｚ３と、出力側内歯車６６Ｄの歯数Ｚ４と、遊星ギア６５の歯数Ｚ２とが、それぞれ決定される。

【0043】

例えば、Ｚ１＝１２、Ｚ２＝１８、Ｚ３＝４８、Ｚ４＝５４と設定されたとき、出力ギア６６の出力ギア比は、１／４５の大きな減速比となる。１／４５の大きな減速比でロータ組立体５０の回転がねじ軸７１に伝達されるので、弁の開度を微小に、すなわち高分解能で制御することが可能となる。

【0044】

（出力軸）
図１に示すように、出力軸７０は、シャフト４２を受け入れる有底の第一穴７０Ａと、第一穴７０Ａと反対側に形成された第二穴７０Ｂ（例えば、すり割りやスリット状の溝）とを有する円筒形状の部材である。図１に示すように、第二穴７０Ｂにねじ軸７１の平板状の突起部７１Ａが挿入されることによって、出力軸７０の回転がシャフト４２に伝達されるようになる。

【0045】

（配管、ホルダ）
弁本体１０には２本の配管１８Ａ，１８Ｂが、気密もしくは液密に取り付けられている。弁本体１０の上側には、ホルダ７２が設けられる。本実施形態に係る電動弁１では、弁本体１０とホルダ７２とは、同じ部材を用いて一体的に作製されている。なお、本開示では、これに限定されず、弁本体とホルダとは、互いに異なる部材を用いて別々に作製された上で、溶接等によって一体化されてもよい。

【0046】

ホルダ７２は、筒状部材である。ホルダ７２の外径は、弁本体１０の外径より小さいと共に、弁本体１０の外縁は、ホルダ７２の外縁より径方向における外側に位置する。弁本体１０とホルダ７２との境界高さには、弁本体１０の肩部が形成される。

【0047】

（受け部材）
弁本体１０の肩部の上面には、リング状の受け部材２０の下面が溶着される。受け部材２０の外側の部分は、弁本体１０の外縁より外側に位置する。

【0048】

ホルダ７２の内側に軸受７３が嵌合された状態で、ホルダ７２と軸受７３とは、圧入やカシメ等により一体化される。ホルダ７２の上側にはギアケース６１が、嵌合状態で取り付けられる。ねじ軸７１の上部には突起部７１Ａが設けられる。突起部７１Ａは、減速機構６０の出力軸７０の第二穴７０Ｂに差し込まれる。ねじ軸７１の下部の凹部７１Ｂには、ボール７４が固着される。ねじ軸７１の回転は、図１中の中心軸Ｘと平行であるねじ軸方向に沿った移動に変換されると共に、ボール７４を介して弁棒７５側へ伝達される。

【0049】

（ねじ機構部）
電動弁１のねじ機構部は、送りねじ機構を用いて、減速機構６０の出力軸７０の回転を、弁体７６を弁座１７に対し接離させる直線運動に変換して弁棒７５に伝達する。本実施形態のねじ機構部は、ねじ軸７１を含む。ねじ軸７１は、筒状の軸受７３の内面に形成されたねじに螺合する。ねじ機構部では、ねじ軸７１が駆動される。

【0050】

なお、軸受は、同じ部材を用いてホルダと一体的に形成されてもよく、軸受とホルダとが一体的に形成される場合は、出力ギア６６（出力軸７０）は、ホルダ７２に直接的に支持される。

【0051】

（弁本体部）
本実施形態の弁本体部は、ねじ軸７１、ボール７４、ボール受け部材７４Ａ、弁棒７５及び弁体７６を含む。なお、弁本体部には、弁本体１０、弁室１２及びオリフィス１４が含まれてもよい。

【0052】

電動弁１の弁本体部においては、ねじ軸７１の移動量は、ボール７４及びボール受け部材７４Ａを介して弁棒７５へ伝達され、結果、弁棒７５の先端に取り付けられた弁体７６が、図１中の上下方向（中心軸Ｘ方向）に沿って直線的に移動する。このため、弁体７６とオリフィス１４との間の流路面積は制御され、結果、冷媒の流量が調節される。また、ばね受け部材２６が、弁棒７５と弁本体１０とに渡って装着されている。ばね受け部材２６は、後述するが、弁体７６を上方に付勢する圧縮コイルばね２４の下端部を支持する機能と、弁体７６が上下動する際の摺動ガイドとしての機能を有する。

【0053】

（弁本体）
弁本体１０の内側には弁室１２が形成されると共に、弁室１２を形成する壁面の一部として弁座１７が形成される。弁本体１０には、弁室１２に通じるオリフィス１４が形成される。また、弁本体１０には、弁室１２に通じる配管１８Ａと、オリフィス１４に通じる配管１８Ｂとが、気密もしくは液密に取り付けられている。

【0054】

（弁棒）
弁室１２の内側には、弁体７６が配置される。弁体７６は、弁座１７に対して接離して弁座１７に形成される開口を開閉する。すなわち、弁体７６は、弁座１７の開口を開閉可能である。弁体７６を移動させるため、ねじ機構部のねじ軸７１に連係される弁棒７５が、弁体７６に連結される。

【0055】

（ばね受け部材）
ばね受け部材２６は、筒状である。図１に示すように、ばね受け部材２６は、小径部２６Ａと、小径部２６Ａの上側に位置し小径部２６Ａより拡径された大径部２６Ｂと、大径部２６Ｂの上端の縁部から水平方向に延びる鍔状部２６Ｃと、を有する。小径部２６Ａと大径部２６Ｂとの境界には、段差部２６Ｄが形成される。

【0056】

小径部２６Ａは、弁室１２の内側に配置される。大径部２６Ｂの外側面は、弁本体１０の内面と接触する。鍔状部２６Ｃの図１中の下面は、弁本体１０の内側で、弁本体１０とホルダ７２との境界の段差に接触する。図１中の鍔状部２６Ｃの上面は、軸受７３の下面に接触する。鍔状部２６Ｃは、軸受７３と弁本体１０とに挟まれることによって、弁本体１０の内側での位置が固定される。ばね受け部材２６の内側には、弁棒７５が摺動自在に差し込まれる。

【0057】

図１に示すように、弁棒７５の側面の下部は、小径部２６Ａの内面に接触する。図１中の弁棒７５の側面の上部と大径部２６Ｂの内側面との間には、圧縮コイルばね２４が配置されている。図１中の圧縮コイルばね２４の下側の巻端は、小径部２６Ａと、大径部２６Ｂとの境界の段差部２６Ｄの上面に接触する。図１中の圧縮コイルばね２４の上側の巻端は、弁棒７５の上部に設けられた鍔状のばね受け部７５Ａに接触する。

【0058】

弁棒７５の上端部には、ボール７４のボール受け部材７４Ａが、挿入された状態で固定される。図１に示すように、ボール７４の上部には、ねじ軸７１が当接する。ボール７４は、ねじ機構部により軸方向の推力を弁棒７５側へ伝達する。

【0059】

図１中には、減速機構６０からの出力回転によって弁棒７５が下降すると共に弁体７６が最下点に到達することによって、電動弁１が閉弁された状態が例示されている。一方、図１中に例示された状態から出力回転が逆転すると、圧縮コイルばね２４の付勢力によって弁棒７５が上昇し、結果、電動弁１が開弁される。

【0060】

（不思議遊星歯車式減速機構）
次に、本実施形態に係る減速機構６０を図２～図７を参照しつつ、より具体的に説明する。本実施形態に係る減速機構６０は、不思議遊星歯車式減速機構である。なお、本開示では、減速機構は、不思議遊星歯車式減速機構に限定されず、他の遊星歯車式減速機構（遊星歯車式減速装置）であってもよい。

【0061】

図２に示すように、本実施形態では、減速機構６０は、軸方向に沿って上側の入力領域Ｒ１と下側の出力領域Ｒ２とに分画できる。入力領域Ｒ１には、太陽ギア５６と遊星ギア６５の第一歯Ｔ１と固定ギア６２とが配置される。出力領域Ｒ２には、遊星ギア６５の第二歯Ｔ２と出力ギア６６とが配置される。

【0062】

入力領域Ｒ１では、電動モータとしてのモータ励磁装置２からの入力回転が、遊星ギア６５の第一歯Ｔ１に噛み合う太陽ギア５６に入力される。また、出力領域Ｒ２では、出力回転が、遊星ギア６５の第二歯Ｔ２に噛み合う出力ギア６６から出力軸７０に出力される。

【0063】

（固定ギア）
固定ギア６２は、例えば樹脂を成型加工して作られたリング状である。例えば、固定ギア６２の外周部にはフランジ（不図示）が形成されると共に、ギアケース６１の上部に固定されるための凹部（不図示）及び凸部（不図示）が、周方向に交互に形成されてもよい。図２に示すように、固定ギア６２の内周側には、リングギア６２Ａが形成される。

【0064】

固定ギア６２は、出力ギア６６の歯数と異なる歯数を有する。本実施形態の固定ギア６２の歯底円径は、例えば直径１５ｍｍ以下である。なお、本開示では、固定ギア６２の歯底円径はこれに限定されず、任意に設定できる。

【0065】

（太陽ギア）
図２に示すように、太陽ギア５６は、固定ギア６２と同心に配置される。太陽ギア５６には、入力回転が入力される。太陽ギア５６は、遊星ギア６５の第一歯Ｔ１にのみ噛み合う。なお、図２中では見易さのため、図１中に例示されたキャリア６４の図示は省略されている。

【0066】

（キャリア）
キャリア６４は、例えばプラスチックを成型加工して形成されると共に、中心部にシャフト４２が貫通する孔をそれぞれ有する一対の円盤を備える。円盤の上面の周縁部には、上方に向けて延びる３本のマストと３つの隔壁とが、周方向において交互に配置されている。キャリア６４は、減速機構６０を構成する。３つの遊星ギア６５は、キャリア６４に回転自在に支持される。キャリア６４の孔、マスト及び隔壁の図示は、見易さのため省略する。

【0067】

（出力ギア）
図２に示すように、出力ギア６６は、底部６６Ａと、底部６６Ａの周縁から立ち上がる壁部６６Ｂとを有する、有底の円筒状部材である。底部６６Ａの中心には出力軸７０の円柱部７０Ｃが圧入される孔６６Ｃが形成される。出力ギア６６の内周に出力側内歯車６６Ｄが形成されることによって、出力ギア６６は、リングギアを構成する。出力ギア６６は、出力領域Ｒ２に設けられると共に、第二歯Ｔ２と噛み合う。

【0068】

（貯留空間）
図４に示すように、有底の円筒状部材である出力ギア６６の内側には、流体を蓄積可能な貯留空間Ｓが形成される。流体は、例えば、電動弁１の使用に伴って弁体７６側から出力ギア６６に移動する冷媒や、減速機構６０に用いられるグリースや潤滑油、冷凍機油等である。特に、太陽ギア５６が存在しない第二歯Ｔ２の内側の空間は、遊星歯車減速機構が駆動しても他のギアが存在しない空間であり、グリースや潤滑油の貯留に適している。

【0069】

本実施形態では、底部６６Ａと壁部６６Ｂとには孔等の開口部は設けられておらず、結果、流体が貯留空間Ｓから外側に漏れることが防止される。有底の出力ギア６６が、減速機構６０の中で最下段に配置されることによって、内側の貯留空間Ｓに例えば潤滑性流体等の流体を蓄積できる。

【0070】

（遊星ギア）
遊星ギア６５は、入力領域Ｒ１に位置するように設けられた複数の第一歯Ｔ１と、複数の第一歯Ｔ１のそれぞれと対応して出力領域Ｒ２に位置するように設けられた複数の第二歯Ｔ２と、を備える。

【0071】

図３に示すように、複数の第一歯Ｔ１はそれぞれ、平面視で、第一中心線Ａ１を中心に左右対称である。第一中心線Ａ１は、遊星ギア６５の自転の中心軸Ｖと、第一歯Ｔ１の第一ピッチ円Ｃ１上で周方向における中心とを通って径方向に沿って延びる仮想線である。

【0072】

また、図４に示すように、複数の第二歯Ｔ２はそれぞれ、平面視で、第二中心線Ａ２を中心に左右対称である。第二中心線Ａ２は、遊星ギア６５の自転の中心軸Ｖと、第二歯Ｔ２の第二ピッチ円Ｃ２上で周方向における中心とを通って径方向に沿って延びる仮想線である。また、図４中には、出力ギア６６の出力側内歯車６６Ｄのピッチ円ＣＴ上において、周方向で隣接する歯と歯との間の溝幅ＧＴが例示されている。

【0073】

図５に示すように、遊星ギア６５は、筒状部材である。遊星ギア６５の中心部には、キャリア６４のマストに回転自在に嵌合される孔６５Ｈが形成される。遊星ギア６５の外周部には、ギア部として第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２とが設けられる。図示を省略するが、それぞれのマストに遊星ギア６５が嵌合されたキャリア６４の上面には、下面側のプレートと同様にプレートの孔を有する一枚のワッシャ状のプレートが被せられる。また、マストと隔壁の頂部の凸部がプレートの孔に圧入されることによって、遊星ギア６５が、キャリア６４に回転自在に固定される。

【0074】

本実施形態では、第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２とは、単一の遊星ギア６５の中で、例えば金属製の同じ素材を用いて一体成形される。なお、本開示では、第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２とは、別々に作製された上で互いに一体化されることによって単一の遊星ギアが構成されてもよい。

【0075】

図５及び図６に示すように、第二歯Ｔ２は、第一歯Ｔ１のモジュールとは異なるモジュールを備える。換言すると、１つの遊星ギア６５は、互いにモジュールが異なる歯が図６中の上下方向において２段に分けて設けられる部分を有する。

【0076】

図７に示すように、本実施形態の遊星ギア６５では、互いに対応する第一中心線Ａ１と第二中心線Ａ２とは、平面視で重なる。すなわち、互いに対応する第一中心線Ａ１と第二中心線Ａ２とは、図６中の上下方向に沿った遊星ギア６５の中心軸Ｖを含む同一面内で、平行に配置される。また、第二歯Ｔ２の歯数は、第一歯Ｔ１の歯数と同じである。

【0077】

しかし、図７に示すように、第二歯Ｔ２の第二ピッチ円Ｃ２の直径は、第一歯Ｔ１の第一ピッチ円Ｃ１の直径より小さい。このため、第二歯Ｔ２のモジュールは、第一歯Ｔ１のモジュールより小さい。また、第二歯Ｔ２の全歯たけである第二歯Ｔ２たけＨ２は、第一歯Ｔ１の全歯たけである第一歯Ｔ１たけＨ１より低い。また、第二歯Ｔ２の第二溝幅Ｇ２は、第一歯Ｔ１の第一溝幅Ｇ１より狭い。溝幅は、周方向で隣接する歯と歯との間に形成される溝の周方向に沿って測った長さである。

【0078】

なお、本実施形態では、ピッチ円の直径のみを変えることによって第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２とのそれぞれのモジュールを互いに異ならせる場合が例示されたが、本開示ではこれに限定されない。本開示では、歯数のみを変えること、或いは、歯数とピッチ円の直径との両方を変えることによって第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２とのそれぞれのモジュールを互いに異ならせてもよい。

【0079】

（電動弁の組立方法）
次に、本実施形態に係る電動弁の組立方法を説明する。まず、固定ギア６２と、出力ギア６６と、遊星ギア６５とを組み立てることによって、遊星歯車式の減速機構６０を作製する。

【0080】

具体的には、組立者は、例えば組立用の作業台の上に、予め弁本体１０を固定した状態で載置する。弁本体１０の内側には、出力軸７０、ねじ軸７１、ホルダ７２、軸受７３、ボール７４、ボール受け部材７４Ａ、弁棒７５及び弁体７６等の減速機構６０の下側に位置する部材が組み立てられている。また、出力軸７０の第二穴７０Ｂには、ねじ軸７１の突起部７１Ａが噛合されると共に、出力軸７０の第一穴７０Ａには、シャフト４２の出力軸７０側の端部は差し込まれていない。

【0081】

次に、組立者は、出力ギア６６を底部６６Ａが下側に位置するように配置する。また、組立者は、出力ギア６６の孔６６Ｃと出力軸７０の第一穴７０Ａとを同心に配置する。次に、組立者は、固定ギア６２を出力ギア６６の上側に同心で重ねる。

【0082】

次に、組立者は、キャリア６４に支持された遊星ギア６５を、第二歯Ｔ２の側（図５中の下側）を先端として、キャリア６４ごと固定ギア６２の上側から差し込む。遊星ギア６５は、図５に示したように、上側に設けられた第一歯Ｔ１と、第一歯Ｔ１と対応して下側に設けられた第二歯Ｔ２と、を備える。第二歯Ｔ２は、第一歯Ｔ１と同じ歯数を有すると共に、第二歯Ｔ２の第二ピッチ円Ｃ２の直径は、第一歯Ｔ１の第一ピッチ円Ｃ１の直径より小さい。

【0083】

そして、組立者は、第一歯Ｔ１を固定ギア６２のリングギア６２Ａに噛み合わせると共に第二歯Ｔ２を出力ギア６６の出力側内歯車６６Ｄに噛み合わせる。すなわち、一体的に配置された固定ギア６２と出力ギア６６との内側の空間に、遊星ギア６５を差し込むことによって、遊星ギア６５と固定ギア６２と出力ギア６６とを時間的に連続的に噛合させる。

【0084】

なお、本実施形態では、出力ギア６６と固定ギア６２とを一体化する工程の後、固定ギア６２と出力ギア６６との内側の空間に遊星ギア６５を差し込む工程が実施される場合が例示されたが、本開示では、組立工程の順番は、これに限定されない。本開示では、例えば、出力ギア６６に遊星ギア６５の第二歯を差し込む工程の後、出力ギア６６から突出した遊星ギア６５の第一歯に対して固定ギア６２を差し込む工程が行われるように、組立工程の順番は適宜変更できる。

【0085】

また、組立者は、太陽ギア部材５４を、太陽ギア５６がキャリア６４の内側で３つの遊星ギア６５と噛み合うように固定ギア６２の上側から差し込む。上記の一連の工程によって、本実施形態に係る遊星歯車式の減速機構６０を作製できる。また、組立者は、作製された遊星歯車式の減速機構６０に、上側からシャフト４２やキャン３０等の他の部材を取り付けることによって、本実施形態に係る電動弁１を組み立てることができる。

【0086】

（作用効果）
本実施形態に係る電動弁１では、第一歯Ｔ１のモジュールと第二歯Ｔ２のモジュールとが互いに異なる。このため、第一歯のモジュールと第二歯のモジュールとを同じに揃えるという条件に制限されることなく、遊星歯車式減速機構を設計できるので、遊星歯車式減速機構の設計の自由度を向上できる。また、同様に、本実施形態に係る電動弁１の設計の自由度を向上できる。

【0087】

また、本実施形態では、遊星歯車式減速機構の中でも特に、固定ギア６２と太陽ギア５６とを備える不思議遊星歯車式減速機構を実現できる。

【0088】

また、本実施形態では、固定ギア６２の歯底円径が直径１５ｍｍ以下である小型の電動弁１の設計の自由度を特に向上できる。

【0089】

また、本実施形態では、電動弁１の中でも、弁本体とキャンとの間の空間にロータ組立体と遊星歯車式減速機構とが配置される電動弁１の設計の自由度を特に向上できる。

【0090】

また、本実施形態では、筒状部材の内側に流体を蓄積可能な貯留空間Ｓが形成される。ここで、例えば、遊星ギア６５の第二歯Ｔ２の歯数を第一歯と同じ歯数で構成しつつ第二歯Ｔ２の第二ピッチ円Ｃ２の直径を第一歯Ｔ１の第一ピッチ円Ｃ１の直径より小さくすることによって第二歯Ｔ２のモジュールを第一歯Ｔ１のモジュールより小さくすると、第二歯Ｔ２に噛み合う出力ギア６６の歯数を少なくできる。

【0091】

第二歯Ｔ２の直径が小さくなった分、貯留空間Ｓの体積が増大する。例えば、貯留空間Ｓに蓄積される流体が潤滑性流体である場合、貯留空間Ｓに保持可能な潤滑性流体の体積が増大するので、電動弁１の潤滑性を向上できる。

【0092】

また、ここで、例えば比較的小型の遊星歯車式減速機構を組み立てる場合、複数の遊星ギアを１つのキャリアに回転可能に支持させることによって一体化する場合が多い。遊星ギアが回転可能であるため、遊星ギアを出力ギア又は固定ギアに差し込む際、出力ギア又は固定ギアの内歯に対して最も近接する歯の位置が、出力ギア又は固定ギアの内歯と嵌合し難い。換言すると、複数の遊星ギアのそれぞれの歯と、出力ギア又は固定ギアの内歯との間で、歯と溝とがそのままの位置関係では噛み合わない。

【0093】

このため、差し込み時、複数の遊星ギアの一部又はすべてをキャリアに支持された状態で僅かに回転させることによって、出力ギア又は固定ギアの内歯との間で噛み合うように遊星ギアの歯の位置関係を変更する作業が必要になる。

【0094】

特に、遊星ギアにおいて上下２段に分けて設けられる第一歯と第二歯との間でそれぞれの歯数が異なる場合、第一歯のそれぞれと第二歯のそれぞれとは互いに１対１で対応しない。換言すると、第一歯の第一中心線の方向と第二歯と第二中心線の方向とがランダムに配置されるように、第一歯と第二歯との間で相対的な位置関係が異なる歯が多くなる。特に、噛み合いの歯数が互いに素である場合、第一歯と第二歯との間で、すべての歯の相対的な位置関係が異なる。

【0095】

このため、遊星ギアの第一歯と第二歯との間でそれぞれの歯数が異なる場合、キャリアに遊星ギアを支持させた状態で、遊星ギアを出力ギア又は固定ギアに差し込む際、遊星ギアの歯の位置関係を変更する作業の負担が大きい。

【0096】

一方、本実施形態では、第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２との間で互いにモジュールが異なっても、第一歯Ｔ１の歯数と第二歯Ｔ２の歯数とは同じである。このため、キャリア６４に遊星ギア６５を支持させた状態で、遊星ギア６５を出力ギア６６又は固定ギア６２に差し込む際、遊星ギア６５の歯の位置関係を変更する作業の負担を、第一歯Ｔ１と第二歯Ｔ２との間でそれぞれの歯数が異なる場合に比べ、抑制できる。

【0097】

また、本実施形態では、第二歯Ｔ２に噛み合う出力ギア６６の歯数を少なくできるので、出力ギア６６の歯数が同じである場合に比べ、出力ギア６６において隣接する歯と歯との間の隙間が拡がる。このため、遊星ギア６５を出力ギア６６と固定ギア６２とに差し込み易い。

【0098】

特に、電動弁が小型であるほど、出力ギア６６において隣接する歯と歯との間の隙間も小さくなる傾向があるため、組立の際、遊星ギア６５を出力ギア６６と固定ギア６２とに差し込み難くなる。遊星ギア６５の差し込み易さを改善するために例えば遊星ギア６５の歯の下部の形状が下側に向かうに従って全歯たけが低くなるように歯の下端を窄める手段も考えられるが、歯の体積が縮小する分、強度の低下すなわち電動弁の耐久性の低下が生じ易い。本実施形態では、歯の体積を縮小させる必要なく遊星ギア６５の差し込み易さを改善できる点で有利である。
＜その他の実施形態＞

【0099】

本開示は上記の開示された実施の形態によって説明されたが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本開示を限定するものであると理解すべきではない。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0100】

１ 電動弁
２ モータ励磁装置（電動モータ）
３ コイル
４ 電気回路
５ 取付具
１０ 弁本体
１２ 弁室
１４ オリフィス
１７ 弁座
１８Ａ，１８Ｂ 配管
２０ 受け部材
２４ 圧縮コイルばね
２６ ばね受け部材
２６Ａ 小径部
２６Ｂ 大径部
２６Ｃ 鍔状部
２６Ｄ 段差部
３０ キャン
４０ 軸受
４１ 孔
４２ シャフト
５０ ロータ組立体
５４ 太陽ギア部材
５６ 太陽ギア
５８ 貫通孔
６０ 遊星歯車式減速機構
６１ ギアケース
６２ 固定ギア
６２Ａ リングギア
６４ キャリア
６５ 遊星ギア
６５Ｈ 孔
６６ 出力ギア
６６Ａ 底部
６６Ｂ 壁部
６６Ｃ 孔
６６Ｄ 出力側内歯車
７０ 出力軸
７０Ａ 第一穴
７０Ｂ 第二穴
７０Ｃ 円柱部
７１ ねじ軸
７１Ａ 突起部
７１Ｂ 凹部
７２ ホルダ
７３ 軸受
７４ ボール
７４Ａ ボール受け部材
７５ 弁棒
７５Ａ ばね受け部
７６ 弁体
Ａ１ 第一中心線
Ａ２ 第二中心線
Ｃ１ 第一ピッチ円
Ｃ２ 第二ピッチ円
ＣＴ 出力側内歯車のピッチ円
Ｇ１ 第一溝幅
Ｇ２ 第二溝幅
ＧＴ 出力側内歯車の溝幅
Ｈ１ 第一歯たけ
Ｈ２ 第二歯たけ
Ｒ１ 入力領域
Ｒ２ 出力領域
Ｓ 貯留空間
Ｔ１ 第一歯
Ｔ２ 第二歯
Ｖ 遊星ギアの中心軸
Ｘ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】