特許 7481841 駆動装置及びバルブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】駆動装置及びバルブ装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20240502BHJP

   F16K 27/00 20060101ALI20240502BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20240502BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K27/00 B

F16K27/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019229357

(22)【出願日】2019-12-19

(65)【公開番号】P2021095984

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095452

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 博樹

(72)【発明者】

【氏名】勝呂 浩成

(72)【発明者】

【氏名】大川 高徳

(72)【発明者】

【氏名】神浦 剛

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０４７７８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－１０４３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１１６５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３７９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１４９６７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２１－０４６８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８０１９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１０１７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１０５４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７８３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９５１９５６４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５３８８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８７９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ２７／００ － ２７／１２

Ｆ１６Ｋ ３１／００ － ３１／０５

Ｆ１６Ｋ ３１／０６ － ３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可動部材と、
該可動部材を駆動する駆動部と、
被取付部材への取付部と、を備える駆動装置であって、
前記取付部は、
前記被取付部材に挿入される円筒部と、
前記円筒部の外周面に設けられ、前記被取付部材に接触して該被取付部材に対する径方向の位置決めを成す複数の突部と、を備え、
前記円筒部の前記挿入の方向における後側に前記円筒部より径が大きいフランジを備える、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項2】

請求項１に記載の駆動装置において、
前記突部は、３つ以上の奇数個である、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項3】

請求項１に記載の駆動装置において、
前記突部は、４つ以上の偶数個である、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項4】

請求項３に記載の駆動装置において、
前記偶数個の各突部は、対を成して前記円筒部の中心に対して対称に配置される、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項5】

請求項３に記載の駆動装置において、
前記突部は、４つであり、
前記突部は、前記円筒部の中心とをつなぐ線分が隣同士９０度の角度で配置される、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置において、
前記複数の各突部は、周方向に等間隔に配置される、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の駆動装置において、
前記複数の各突部は、前記挿入の方向を軸方向とする半円柱形状である、
ことを特徴とする駆動装置。

【請求項8】

有底筒状に形成されバルブ本体と、
前記バルブ本体の内部に取り付けられる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置、とを備えるバルブ装置であって、
前記駆動装置は、
前記被取付部材としての前記バルブ本体に前記取付部によって取り付けられ、
前記可動部材を駆動することで前記バルブ本体との間でバルブ動作を行う、
ことを特徴とするバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁体を移動させることで流体の流量を制御するバルブ装置等に用いられる駆動装置及びバルブ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

有底筒状に形成されバルブ本体の内部に駆動装置が取り付けられるバルブ装置として、その一例が特許文献１に記載されている。
特許文献１には、弁体７を備える駆動装置の円筒部（符号５の部分）の一部の外周面が取付部となって有底筒状の弁本体１の内側面に接触するように開口側から挿入された状態で取り付けられる構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０１７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の構成のように、駆動装置の円筒部の外周面が有底筒状の弁本体の内側面に接触するように挿入されて取り付けられる構造では、弁本体に対する駆動装置の円筒部の位置出しのために、互いに接触する部分の寸法精度を両者において高めなければならない。そのため、その製造は簡単ではない。

【0005】

本発明の目的は、駆動装置の円筒部の外周面が有底筒状の弁本体の内側面に接触するように挿入されて取り付けられる構造の駆動装置の製造を容易に行えるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る駆動装置は、可動部材と、該可動部材を駆動する駆動部と、被取付部材への取付部と、を備える駆動装置であって、前記取付部は、前記被取付部材に挿入される円筒部と、前記円筒部の外周面に設けられ、前記被取付部材に接触して該被取付部材に対する位置決めを成す複数の突部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本態様によれば、前記取付部は、前記被取付部材に挿入される前記円筒部の外周面に、前記被取付部材に接触して該被取付部材に対する位置決めを成す複数の突部を備える。この複数の突部により前記位置決めを行うので、前記円筒部の外周面の全面に前記位置出しの加工をする必要はなく、前記突部に対してだけ行えばよくなるので、その製造を容易に行うことができる。

【0008】

また本発明は、上記駆動装置において、前記突部は、３つ以上の奇数個であることが好ましい。

【0009】

本態様によれば、前記突部は、３つ以上の奇数個であるので、各突部の相対配置を適宜設定して構成することができる。

【0010】

また本発明は、上記駆動装置において、前記突部は、４つ以上の偶数個であることが好ましい。

【0011】

本態様によれば、前記突部は、４つ以上の偶数個であるので、各突部の相対配置を適宜設定して構成することができる。

【0012】

また本発明は、上記駆動装置において、前記偶数個の各突部は、対を成して前記円筒部の中心に対して対称に配置されることが好ましい。

【0013】

本態様によれば、前記偶数個の各突部は、対を成して前記円筒部の中心に対して対称に配置されるので、前記突部を有する前記円筒部の前記位置出しの加工をバランス良く容易に行うことができる。

【0014】

また本発明は、上記駆動装置において、前記突部は、４つであり、前記突部は、前記円筒部の中心とをつなぐ線分が隣同士９０度の角度で配置されることが好ましい。

【0015】

本態様によれば、４つの前記突部は、前記円筒部の中心とをつなぐ線分が隣同士９０度の角度で配置されるので、言い換えると４等分割された位置に４つの突部が配置されるので、前記位置出し精度を高め易くなる。

【0016】

また本発明は、上記駆動装置において、前記複数の各突部は、周方向に等間隔に配置されることが好ましい。

【0017】

本態様によれば、前記複数の各突部は、周方向に等間隔に配置されるので、前記位置出し精度を高め易くなる。

【0018】

また本発明は、上記駆動装置において、前記複数の各突部は、前記挿入の方向を軸方向とする半円柱形状である、ことが好ましい。
ここで、「半円柱形状」とは、円柱の中心軸を通る面で切断した断面が正確に半円の柱に限定されず、円柱の中心軸を通らないで前記中心軸を通る面と平行な面で切断した断面が弦と弧で作られる形状の柱、言い換えると軸方向から見た面が弧と弦で作られる形状の柱を意味する。

【0019】

本態様によれば、前記複数の各突部は、前記挿入の方向を軸方向とする半円柱形状であるので、凸曲面形状などに比して前記被取付部材に取り付けられた状態おける安定性を高め易くなる。

【0020】

また本発明は、上記駆動装置において、前記円筒部の前記挿入の方向における後側に前記円筒部より径が大きいフランジを備えることが好ましい。

【0021】

前記円筒部が前記被取付部材に取り付けられた状態おいて、該円筒部の前記各突部間には前記被取付部材との間に隙間ができる。
本態様によれば、前記円筒部の前記挿入の方向における後側に前記円筒部より径が大きいフランジを備えるので、前記円筒部が前記被取付部材に取り付けられた状態おいて、前記フランジが前記隙間を覆うことができる。

【0022】

上記課題を解決するため、本発明に係るバルブ装置は、有底筒状に形成されバルブ本体と、前記バルブ本体の内部に取り付けられる前記各態様のいずれか一つの駆動装置、とを備えるバルブ装置であって、前記駆動装置は、前記被取付部材としての前記バルブ本体に前記取付部によって取り付けられ、前記可動部材を駆動することで前記バルブ本体との間でバルブ動作を行う、ことを特徴とする。

【0023】

本態様によれば、バルブ装置として、前記各態様のいずれか一つの駆動装置の効果と同様の効果を得られる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、駆動装置の円筒部の外周面が有底筒状の弁本体の内側面に接触するように挿入されて取り付けられる構造の駆動装置の製造を容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態１に係るバルブ装置の概要を表す全体斜視図である。

【図2】同実施形態１に係る駆動装置を表す異なる方向から見た斜視図である。

【図3】同実施形態１に係る駆動装置の正面図である。

【図4】他の実施形態に係る駆動装置の突部の配置を説明する模式図である。

【図5】他の実施形態に係る駆動装置の突部の配置を説明する模式図である。

【図6】他の実施形態に係る駆動装置の突部の配置を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

[実施形態１]
以下に、本発明に係るバルブ装置の一例として、実施形態１のバルブ装置１について、図１から図３に基づいて詳細に説明する。実施形態１のバルブ装置１は、図示を省略するガソリンエンジンのスロットルバルブのバイパス弁として用いられており、外部から流入され且つガソリンエンジンへ向かう空気量を制御する。
図１に表すように、バルブ装置１は、有底筒状に形成されバルブ本体２と、バルブ本体２を被取付部材として、該バルブ本体２の内部に取り付けられる駆動装置４と、を備える。尚、図１は、バルブ装置１のバルブ本体２と駆動装置４とを分解した状態、言い換えるとバルブ本体２に駆動装置４を取り付ける前の状態の斜視図である。

【0027】

＜バルブ本体＞
バルブ本体２は、底部６及び周壁部８を有する。底部６は、円板状に形成されている。周壁部８は、円筒状に形成されており、底部６の外周縁から一方向に延びている。周壁部８の厚さは、一例として、底部６の厚さよりも厚い。周壁部８における底部６とは反対側には、開口部１４が形成されている。このように、バルブ本体２は、有底筒状に形成されている。

【0028】

なお、以後の説明では、底部６の厚さ方向で且つ周壁部８の軸方向をＺ軸方向と称する。また、周壁部８の開口側を＋Ｚ側と称し、周壁部８の底部６側を－Ｚ側と称する。底部６の円の中央部分には、底部６をＺ軸方向に貫通する流入口１０が形成されている。流入口１０の形状は、Ｚ軸方向から見た場合に円形である。流入口１０は、流体の一例としての空気が流入する流入口として機能する。

【0029】

周壁部８におけるＺ軸方向の中央よりも－Ｚ側の部位には、周壁部８を厚さ方向に貫通する流出口１２が形成されている。流出口１２は、流体の一例としての空気が流通する流出口として機能する。以後の説明では、周壁部８の厚さ方向で且つ流出口１２の開口方向をＸ軸方向と称する。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交している。なお、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と称する。Ｚ軸方向は、予め設定した設定方向の一例である。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と交差する交差方向の一例である。

【0030】

流出口１２の形状は、Ｘ軸方向から見た場合に円形である。また、流出口１２の直径は、一例として、流入口１０の円の直径よりも大きい。Ｚ軸方向における流出口１２の縁から底部６までの長さは、一例として、Ｘ軸方向における流入口１２の縁から周壁部８までの長さよりも短い。バルブ本体２の内部の空気は、流出口１２を通ってガソリンエンジン側へ向けて流れるようになっている。

【0031】

＜駆動装置＞
図２と図３に表すように、駆動装置４は、弁体駆動部の一例であり、弁体すなわち可動部材となるプランジャ２０と、プランジャ２０を駆動する駆動部４０と、被取付部材であるバルブ本体２へ取り付けるための取付部４１を有する。
（可動部材／プランジャ）
プランジャ２０は、具体的には、基部２１と、縮径部２２と、挿入部２３とで構成されている。
基部２１は、Ｚ軸方向を軸方向とし且つ＋Ｚ側に向けて開口する有底の円筒状に形成されている。基部２１の内側の中心位置には、Ｚ軸方向に延びる図示しない雌ねじ穴が形成されている。この雌ねじ穴は縮径部２２にまで至る長さに形成されている。該雌ねじ穴には、後述するリードスクリュー２４が挿入される。なお、基部２１の外周面は、バルブ本体２の周壁部３とは接触しない。
縮径部２２は、基部２１の－Ｚ側端部に連続して－Ｚ側へ延びており、－Ｚ側が＋Ｚ側よりも縮径するように形成された部位である。換言すると、縮径部２２は、円錐台状に形成されている。

【0032】

挿入部２３は、縮径部２２の－Ｚ側端部に連続して－Ｚ側へ延びており、－Ｚ側が＋Ｚ側よりも縮径された部位である。換言すると、挿入部２３は、縮径部２２よりも外径の小さい円錐台状に形成されている。また、挿入部２３は、流入口１０に挿入される部位である。Ｘ軸方向から見た場合に、挿入部２３の外周面に相当する斜辺がＺ軸方向に対して成す角度を予め設定しておくことで、挿入部２３が流入口１０に挿入された場合の空気の流量が制御されるようになっている。

【0033】

プランジャ２０は、バルブ本体２の内部に、Ｚ方向に沿って移動可能に設けられている。プランジャ２０は、挿入部２３が流入口１０から退避され又は流入口１０に挿入されることで、流入口１０を開閉するようになっている。

【0034】

（駆動部）
駆動部４０は、モータ本体４２と、図示しない回路基板と、リードスクリュー２４とを含んで構成されている。
モータ本体４２は、Ｚ方向を軸方向とする円柱状に形成されており、開口部１４を塞いだ状態でバルブ本体２に取り付けられる。また、モータ本体４２は、一例として、ステッピングモータとして構成されている。図において、符号５はケーシングを示す。ケーシング５はモータ本体４２を保持する。また、図において、符号７はコネクタハウジングを示す。

【0035】

前記回路基板は、図示を省略する電源部から電力供給され、且つ回転方向が指示されることで、モータ本体４２を順方向に回転動作させ、又は逆方向に回転動作させる。
リードスクリュー２４は、モータ本体４２からＺ軸方向に沿って－Ｚ側へ延びており、モータ本体４２が動作されることで、回転駆動されるようになっている。リードスクリュー２４の外周部には、図示を省略する雄ネジ部が形成されている。この雄ネジ部は、前記雌ねじ穴の雌ネジ部と螺合されている。これにより、モータ本体４２がリードスクリュー２４を回転させた場合に、回転運動が直線運動に変換され、プランジャ２０がＺ軸方向に進退移動するようになっている。このように、駆動部４０は、プランジャ２０をＺ軸方向に移動させる。

【0036】

（取付部、突部）
取付部４１は、被取付部材であるバルブ本体２の開口部１４にＺ軸の方向に挿入される円筒部４３と、円筒部４３の外周面４５に設けられ、バルブ本体２の周壁部８の内面３に接触してバルブ本体２に対する位置決めを成す複数の突部４７とを備える。即ち、複数の突部４７は円筒部４３の中心Ｃに対して同心円上に配置されて、前記位置決めを行えるように構成されている。バルブ本体２の開口部１４は段部１７を介して開口部１４より小径の周壁部３の内面３につながっている。
本実施形態では、突部４７の数は偶数個であり、具体的には４つ設けられている。そして、図３に表したように、４つの突部４７は、円筒部４３の中心Ｃとをつなぐ４つの線分ｄが隣同士９０度の角度で配置される。
尚、突部４７の数は、４つに限定されず、図４に表したように、上側の図（Ａ）の６つ或いは下側の図（Ｂ）の８つ、更にはそれ以上の偶数個でもよい。

【0037】

本実施形態では、図３と図４に表れているように、複数の各突部４７は、周方向に等間隔に配置されているということもできる。図３では円周の４分の１の寸法の間隔で、図４の上側の図（Ａ）では円周の６分の１の寸法の間隔で、図４の下側の図（Ｂ）では円周の８分の１の寸法の間隔で配置されている。

【0038】

本実施形態では、図２と図３に表れているように、突部４７の形状は、前記挿入の方向であるＺ軸を軸方向とする半円柱形状である。突部４７の形状は、前記半円柱形状に限定されないことは勿論である。突部４７がバルブ本体２の周壁部３と接触する部分が平坦面である台形形状や、半球面形状等、前記位置決めが行える形状であればよい。

【0039】

円筒部４３は、その外径寸法は、バルブ本体２の周壁部８の内面３の内径より突部４７の分だけ小さく形成されている。即ち、円筒部４３の外周面４５の隣り合う突部４７間の部分は、バルブ本体２の周壁部８の内面３との間に隙間ができる。この隙間ができることで複数の突部４７の部分だけが周壁部３の内面３と接触することになり、これにより前記位置決めが行い易くなっている。
本実施形態では、円筒部４３の前記挿入の方向における後側（＋Ｚ方向側）に円筒部４３より径が大きいフランジ４８を備える。フランジ４８の形状は、円筒部４３と同様に円形であるが、円筒部４３より大径であればよく、円形に限定されない。

【0040】

＜実施形態１の動作と効果の説明＞
図１に表すように、駆動装置４をバルブ本体２の開口部１４から周壁部８内に挿入することで、取付部４１の円筒部４３の複数の突部４７が周壁部８の内面３に接触する。この接触により駆動装置４のバルブ本体２に対する位置決めが行われる。具体的には、プランジャ２０の挿入部２３の軸とバルブ本体２の流入口１０の軸とが一致するように位置決めされる。

【0041】

（１）本実施形態１によれば、取付部４１は、被取付部材であるバルブ本体２に挿入される円筒部４３の外周面４５に、バルブ本体２の周壁部８の内面３に接触してバルブ本体２に対する位置決めを成す複数の突部４７を備える。この複数の突部４７により前記位置決めを行うので、円筒部４３の外周面４５の全面に前記位置出しの加工をする必要はなく、突部４７に対してだけ行えばよくなるので、その製造を容易に行うことができる。

【0042】

（２）また、突部４７が４つ以上の偶数個である構造は、各突部４７の相対配置を適宜設定して構成することができる。また、４つの突部４７と円筒部４３の中心Ｃとをつなぐ線分ｄが隣同士９０度の角度で配置される構造では、４等分割された位置に４つの突部が配置されるので、前記位置出し精度を高め易くなる。
また、本実施形態１では、複数の各突部４７は、周方向に等間隔に配置されるので、前記位置出し精度を高め易くなる。

【0043】

（３）また本実施形態１によれば、複数の各突部４７は、前記挿入の方向（Ｚ方向）を軸方向とする半円柱形状であるので、凸曲面形状などに比してバルブ本体２に取り付けられた状態おける安定性を高め易くなる。

【0044】

（４）また、円筒部４３がバルブ本体２に取り付けられた状態おいて、円筒部４３の各突部４７間にはバルブ本体２の周壁部８の内面３との間に隙間ができる。
本実施形態１によれば、円筒部４３の前記挿入の方向における後側（＋Ｚ方向側）に円筒部４３より径が大きいフランジ４８を備えるので、円筒部４３がバルブ本体２に取り付けられた状態おいて、フランジ４８が前記隙間を覆うことができる。

【0045】

［実施形態２］
次に、本発明に係るバルブ装置の実施形態２を、図５に基づいて説明する。尚、実施形態１と共通する部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。また、実施形態１と同様の作用及び効果について説明を省略する。

【0046】

図５に表すように、本実施形態２では、偶数個の各突部４７は、対を成して円筒部４３の中心Ｃに対して対称に配置されている。図５の上側の図（Ａ）では、４つの突部４７の２対が円筒部４３の中心Ｃに対して対称に配置されている。この配置においては、隣り合う線分ｄ同士の作る角度は、実施形態１のように９０度（図３）ではない。２つの対角の一方は９０度以下の角度であり、他方は９０度以上の角度である。
図５の下側の図（Ｂ）では、６つの突部４７の３対が円筒部４３の中心Ｃに対して対称に配置されている。この図（Ｂ）では、３つの対角の内の２つが９０度以下の角度であり、残りの一つは９０度以上の角度である。２つの９０度以下の角度の対角は異なる角度である。このような配置であってもよい。

【0047】

本実施形態２によれば、偶数個の各突部４７は、対を成して円筒部４３の中心Ｃに対して対称に配置されるので、複数の突部４７を有する円筒部４３の前記位置出しの加工をバランス良く容易に行うことができる。

【0048】

［実施形態３］
次に、本発明に係るバルブ装置の実施形態３を、図６に基づいて説明する。尚、実施形態１と共通する部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。また、実施形態１と同様の作用及び効果について説明を省略する。

【0049】

図６に表すように、本実施形態３では、複数の突部４７は、３つ以上の奇数個である。ここでは、突部４７が３つの構造が一例として示されている。図６の上側の図（Ａ）では、隣り合う線分の作る角度は１２０度である。即ち３つの突部４７は３６０度を３つに等分割した位置に配置されている。
図６の下側の図（Ｂ）では、隣り合う線分の作る角度は同じではない。ここでは、一つの角度は９０度以下であり、他の２つの角度は９０度以上である。このような配置であってもよい。
本実施形態３によっても、突部４７は３つ以上の奇数個であるので、各突部４７の相対配置を適宜設定して構成することができる。

【0050】

〔他の実施形態〕
本発明の各実施形態に係る駆動装置及びバルブ装置１０は、以上のべたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。

【0051】

バルブ装置１は、図示を省略するガソリンエンジンのスロットルバルブのバイパス弁として用いられるものを示したが、これに限定されず、外部から流入され且つ他の外部に向かう流体を制御するものに適用可能である。
流入口１０と流出口１２を入れ替えて、空気の流れを逆にしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１…バルブ装置、２…バルブ本体、３…内面、４…駆動装置、
５…ケーシング、６…底部、７…コネクタハウジング、８…周壁部、
１０…流入口、１２…流出口、１４…開口部、１７…段部、
２０…プランジャ、２１…基部、２２…縮径部、２３…挿入部、
２４…リードスクリュー、４０…駆動部、４１…取付部、
４２…モータ本体、４３…円筒部、４５…外周面、４７…突部、４８…フランジ、
Ｃ…中心、ｄ…線分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】