專利名稱：電動閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對空調(diào)的制冷劑流量進行控制的電動閥，尤其涉及通過行星齒輪式減速機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作的電動閥。
背景技術(shù)：
作為通過電動機對閥進行開閉的所謂電動閥，按大類劃分，已知有下面二類。第1類是，將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)直接傳遞給螺旋機構(gòu)對閥進行開閉，例如專利文獻1所揭示的；第2類是，用減速器將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)予以減速并傳遞給螺旋機構(gòu)，例如專利文獻2和專利文獻3等所揭示的。
專利文獻1日本特開2000-356278號公報專利文獻2日本特開2002-84732號公報專利文獻3日本特開2003-232465號公報所述第1類的電動閥盡管能構(gòu)成得較緊湊，但有如下不良情況用途限于低負荷的場合，且難以提高每一驅(qū)動脈沖的閥開度的分辨力。
所述第2類的電動閥雖然也能用于負荷較大的場合，能提高每一驅(qū)動脈沖的閥開度的分辨力，但有將減速裝置用的齒輪箱與電動機部分分開構(gòu)成從而使電動閥整體大型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種適于在轉(zhuǎn)子內(nèi)的較小空間中緊湊地收容減速裝置、具有高分辨力的閥開度且小型價廉的電動閥。
本發(fā)明的電動閥，是通過行星齒輪式減速機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作的電動閥，其特征是，當用于所述行星齒輪式減速機構(gòu)的齒輪的模數(shù)設(shè)為m、減速比設(shè)為1/K、從所述行星齒輪式減速機構(gòu)將輸出旋轉(zhuǎn)予以輸出的輸出內(nèi)齒輪的齒根圓直徑設(shè)為D時，D和K滿足如下關(guān)系D＝α·mα＝24～77
K＝m/ββ＝8～20采用該電動閥，由于減速比的倒數(shù)K及輸出內(nèi)齒輪的齒根圓直徑D被設(shè)定在上述的范圍內(nèi)，故當構(gòu)成行星齒輪式減速機構(gòu)時，成為要素的各齒輪尺寸范圍的平衡是良好的，在電動閥的外徑受到設(shè)計限制的情況下，能將具有高減速比的行星齒輪式減速機構(gòu)收容在決定該電動閥外徑的要素即電動機的轉(zhuǎn)子內(nèi)，實現(xiàn)電動閥的小型化。
在上述電動閥中，所述行星齒輪式減速機構(gòu)包括固定的環(huán)形齒輪；與該環(huán)形齒輪同心配置且被輸入所述電動機的輸出旋轉(zhuǎn)的恒星齒輪；以及與所述恒星齒輪及所述環(huán)形齒輪相嚙合的行星齒輪，所述輸出內(nèi)齒輪和所述環(huán)形齒輪中的一方相對另一方變位且所述行星齒輪與所述輸出內(nèi)齒輪也嚙合。采用這種結(jié)構(gòu)，當被輸入電動機的輸出旋轉(zhuǎn)的恒星齒輪進行自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時，與恒星齒輪和環(huán)形齒輪嚙合的行星齒輪就一邊自轉(zhuǎn)一邊繞恒星齒輪進行公轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。行星齒輪與輸出內(nèi)齒輪相嚙合，而輸出內(nèi)齒輪處于以與環(huán)形齒輪之間的關(guān)系進行變位后的關(guān)系，因此，通過行星齒輪的這種旋轉(zhuǎn)，輸出內(nèi)齒輪根據(jù)變位程度而相對于環(huán)形齒輪以相對非常高的減速比進行自轉(zhuǎn)。
在上述電動閥中，可設(shè)計成所述齒輪的模數(shù)m是0.2～0.4，所述行星齒輪式減速機構(gòu)的環(huán)形齒輪的齒根圓直徑是15mm以下，所述行星齒輪式減速機構(gòu)所產(chǎn)生的減速比是30～100。對于模數(shù)m及環(huán)形齒輪的直徑，通過選擇這些數(shù)值范圍，可獲得便于制造，軸向的長度及直徑都充分小，并具有較大減速比的電動閥。
所述電動閥具有內(nèi)部形成有閥室的閥本體；形成在所述閥室的一部分壁面上的閥座；配置成可對形成在所述閥座上的開口進行開閉的閥芯；使所述閥芯與所述開口接觸、分離的閥棒；安裝在所述閥本體上、在與所述閥本體之間劃分形成空間的圓筒狀殼體；安裝在該殼體外周部上的所述電動機的勵磁裝置；旋轉(zhuǎn)自如地支承在所述殼體內(nèi)部、通過所述勵磁裝置被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的永磁型轉(zhuǎn)子裝配體；以及螺旋機構(gòu)部，該螺旋機構(gòu)部將來自所述行星齒輪式減速機構(gòu)的輸出旋轉(zhuǎn)傳遞給所述閥棒并變換為所述閥芯相對于所述閥座的接觸、分離動作，所述轉(zhuǎn)子裝配體和所述行星齒輪式減速機構(gòu)配置在由所述閥本體與所述殼體所劃分形成的空間內(nèi)。
用于所述螺旋機構(gòu)部的螺紋，可設(shè)計成其螺紋間距是0.5～1.5mm、螺紋尺寸是M3～M7的范圍。電動機的旋轉(zhuǎn)被行星齒輪減速機構(gòu)極大地減速，與此對應(yīng)，成為較大轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)輸出作用在該螺紋上，故對于螺旋機構(gòu)的螺紋，雖采用上述數(shù)值范圍那樣的小型螺紋，也能可靠地使閥芯動作。
在本發(fā)明的電動閥中，通過如上那樣構(gòu)成，電動機的旋轉(zhuǎn)通過行星齒輪減速機構(gòu)的減速作用而以較大減速比被傳遞，可在減速后的輸出中獲得較大的轉(zhuǎn)矩。因此，即使在將行星齒輪減速機構(gòu)的輸出旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作的螺旋機構(gòu)中使用小型的螺紋，也可發(fā)揮較強的閥驅(qū)動力。另外，由于大大減速后的旋轉(zhuǎn)賦予螺旋機構(gòu)，故能以較高的精度控制閥芯相對于閥座的移動距離即形成于閥座的開口的開度，獲得閥開度的高分辨力，可高精度地控制通過電動閥的流量。此外，對于行星齒輪減速機構(gòu)的各齒輪要素，不會發(fā)生部分要素受到設(shè)計制造上苛刻制約的情況，可平衡良好地設(shè)定各要素的規(guī)格。因此，還可將行星齒輪減速機構(gòu)尺寸小型化，可將行星齒輪減速機構(gòu)合理地配置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的有限空間內(nèi)。另外，本發(fā)明的電動閥結(jié)構(gòu)簡單，批量生產(chǎn)性優(yōu)異，可價廉地制造。


圖1是表示本發(fā)明電動閥的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2是詳細表示閥本體和支承構(gòu)件及閥棒等的剖視圖。
圖3是固定在支承構(gòu)件上的殼體的剖視圖。
圖4是詳細表示軸承、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子裝配體的剖視圖。
圖5是詳細表示保持架、螺紋軸承、螺紋軸和球體的剖視圖。
圖6是詳細表示構(gòu)成減速裝置的齒輪箱的俯視圖和側(cè)視圖。
圖7是詳細表示固定齒輪120的俯視圖、剖視圖和側(cè)視圖。
圖8是防止固定齒輪上浮的碟形彈簧的俯視圖和側(cè)視圖。
圖9是詳細表示構(gòu)成減速裝置的支座和行星齒輪的俯視圖和剖視圖。
圖10是詳細表示構(gòu)成減速裝置的輸出齒輪和輸出軸的剖視圖。
圖11是主要部分的分解立體圖。
圖12是表示行星齒輪減速機構(gòu)例子的俯視圖。
圖13是將恒星齒輪的齒數(shù)相對于規(guī)定的行星齒輪數(shù)作為參數(shù)并將相對于輸出內(nèi)齒輪齒數(shù)的減速比的變化作成曲線的曲線圖。
具體實施例方式
圖1是表示具有本發(fā)明的行星齒輪減速機構(gòu)的電動閥(下面簡稱為“電動閥”)整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。用符號1表示整體的電動閥，基本結(jié)構(gòu)具有通過勵磁功能產(chǎn)生作用、具有由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動機的驅(qū)動部；輸入該驅(qū)動部所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力并進行齒輪減速、將減速后的旋轉(zhuǎn)輸出的齒輪減速機部；通過螺旋作用將來自該齒輪減速機部的減速旋轉(zhuǎn)變換為螺紋軸向的變位進行輸出的螺旋機構(gòu)部；以及閥本體部，該閥本體部通過利用該螺旋機構(gòu)部的螺紋軸向的變位輸出而使閥芯相對于閥座進行接觸分離動作來變更閥開度。
電動閥1的驅(qū)動部具有固定在閥本體10上的氣密容器即有頂圓筒狀的殼體30；配設(shè)在殼體30外周部上、將構(gòu)成電動機定子的線圈3與樹脂模壓成一體的電動機勵磁裝置2；以及旋轉(zhuǎn)自如地支承在殼體30內(nèi)且通過電動機勵磁裝置2被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的永磁型的轉(zhuǎn)子裝配體50。電動機勵磁裝置2是作為電動機一例子的步進電動機用的勵磁裝置。
電動機勵磁裝置2利用由板簧形成的安裝件5而裝拆自如地嵌裝在殼體30上。電動機勵磁裝置2具有樹脂模壓件；卷繞在裝備在樹脂模壓件內(nèi)部的線架上的線圈3；以及通過向線圈3通電而被勵磁的定子，線圈3通過電氣回路4及導(dǎo)線而與外部電源連接并受電。殼體30通過支承構(gòu)件20固定在閥本體10上。閥本體10具有在下部形成的閥室12和從閥室12底部向下方延伸的小孔14，并固定有與閥室12側(cè)面連通的制冷劑配管18a、以及與小孔14下端連通的制冷劑配管18b。在閥本體10上形成有與該閥室12上部連通并將制冷劑導(dǎo)入的室16。安裝在殼體30內(nèi)部的轉(zhuǎn)子裝配體50通過將驅(qū)動信號供給于嵌裝在殼體30外側(cè)的電動機勵磁裝置2的線圈3而旋轉(zhuǎn)。
電動閥1的齒輪減速機部具有將轉(zhuǎn)子裝配體50的旋轉(zhuǎn)減速的行星齒輪式減速機構(gòu)(下面略稱為“減速機構(gòu)”)100。由減速機構(gòu)100減速后的轉(zhuǎn)子裝配體50的旋轉(zhuǎn)通過輸出內(nèi)齒輪(參照圖10，下面略稱為“輸出齒輪”)160而傳遞給輸出軸200。
電動閥1的螺旋機構(gòu)部將通過減速機構(gòu)100而傳遞給輸出軸200的轉(zhuǎn)子裝配體50的旋轉(zhuǎn)變換為使閥芯260與閥座17接觸分離的直線運動。在該螺旋機構(gòu)中，與形成在筒狀軸承230內(nèi)面的螺紋螺合的螺紋軸210受到驅(qū)動。軸承230支承在保持架220上，而保持架220固定在軸承構(gòu)件20上。軸承230有時也與保持架220形成一體，此時，輸出齒輪160(輸出軸200)直接支承在保持架220上。
在電動閥1的閥本體部中，螺紋軸210的移動量經(jīng)球體240、球體支承構(gòu)件242傳遞給閥棒250，安裝在閥棒250頂端上的閥芯260沿上下方向直線移動。由此，閥芯260和小孔14間的流路面積得到控制，制冷劑的流量被調(diào)節(jié)。從閥棒250至閥本體10跨設(shè)安裝有波紋管270，防止導(dǎo)入到與閥室12連通的室16內(nèi)的制冷劑進入殼體30內(nèi)。
下面用圖2詳細說明本發(fā)明的電動閥1的構(gòu)成構(gòu)件。圖2是詳細表示閥本體10與支承構(gòu)件20及閥棒250等的剖視圖。閥本體10的內(nèi)部形成有閥室12，作為形成閥室12的一部分壁面形成有閥座17。閥本體10上如上所述形成有與閥室12連通的小孔14。并在閥本體10上液密封地安裝有與閥室12連通的配管18a、與小孔14連通的配管18b。在閥本體10上端部的外周部，利用焊接等手段固定有支承構(gòu)件20，由此將外部氣體隔斷，防止氣體和水分等進入。支承構(gòu)件20具有圓筒部22和從圓筒部22下端沿水平方向伸出的凸緣部24。凸緣部24的上表面支承殼體30的開口端部。圓筒部22的上端，沿周向交替形成有4個凸部26和凹部28(參照圖11)，將螺旋機構(gòu)部的保持架220(參照圖1)與這些凸部26和凹部28卡合。
由于用支承構(gòu)件20的凸部26支承保持架220，在支承構(gòu)件20和保持架220之間具有由凹部28形成的間隙G(參照圖1)，故空氣可流通。因此，即使后述的波紋管270進行伸縮，支承構(gòu)件20的內(nèi)外也可獲得均壓化，對動作不會產(chǎn)生影響。在閥室12內(nèi)配置有閥芯260，該閥芯260與閥座17接觸、分離，對形成在閥座17上的開口進行開閉。為使閥芯260移動，與螺旋機構(gòu)的螺紋軸210連接的閥棒250連接在閥芯260上。安裝在閥棒250外側(cè)的波紋管270上端通過環(huán)構(gòu)件272利用鉚接加工部K1而固定在閥本體10上。環(huán)構(gòu)件272的在閥本體10上的固定也可是釬焊。
波紋管270的下端274固定在閥棒250上。波紋管270防止導(dǎo)入到閥本體10的室16內(nèi)的制冷劑進入殼體30側(cè)。在閥棒250的上端部插入固定有球體240(參照圖1)的支承構(gòu)件242。如圖1所示，螺紋軸210與球體240的上部抵接，利用螺旋機構(gòu)將軸向推力傳遞到閥棒250側(cè)。
圖3是固定在支承構(gòu)件20上的殼體30的剖視圖。殼體30是由非磁性金屬材料制作的有頂圓筒狀的壓力容器，在下端部具有與設(shè)在閥本體10上的支承構(gòu)件20的凸緣部24重合的凸緣部32，頂部形成有將軸承40(參照圖1)收容的圓筒狀的突部34。
圖4是詳細表示軸承40及轉(zhuǎn)軸42和轉(zhuǎn)子裝配體50的剖視圖。軸承40是在中心具有孔41的截面為有檐帽形狀的結(jié)構(gòu)，被壓入固定在殼體30頂部的突部34內(nèi)。轉(zhuǎn)軸42插入該軸承40的孔41內(nèi)。步進電動機的永磁型轉(zhuǎn)子即轉(zhuǎn)子裝配體50通過轉(zhuǎn)軸42而旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)在殼體30的內(nèi)部。轉(zhuǎn)子裝配體50由含有磁性材料的塑料材料形成為有頂筒狀，并與配設(shè)在中央的恒星齒輪構(gòu)件54一體成型。在恒星齒輪構(gòu)件54上，中央設(shè)有垂直向下方延伸并具有轉(zhuǎn)軸42用的貫通孔58的凸起55。在凸起55的外側(cè)形成有減速機構(gòu)100的一要素的恒星齒輪56。
圖5是詳細表示螺旋機構(gòu)部即保持架220、軸承230、螺紋軸210和球體240的剖視圖。保持架220是筒狀的，具有可插入軸承230外徑部231的內(nèi)徑部221和階梯部222，軸承230外徑的階梯部232抵接在該階梯部222上。在兩者嵌合后，通過沖壓加工等而被一體化。在保持架220上側(cè)的外徑部223上嵌裝有后述的齒輪箱110，其下端部由階梯部224支承。保持架220下側(cè)的外徑部225插入于固定在閥本體10上的支承構(gòu)件20的上端部，保持架220由階梯部226定位。支承構(gòu)件20的凸部26用焊接等將保持架220保持固定。軸承230形成筒狀，具有設(shè)在其內(nèi)周的陰螺紋部234，與螺紋軸210外周的陽螺紋部214螺合。螺紋軸210的上部具有狹槽212，該狹槽212插入有后述的減速機構(gòu)100的輸出軸的平傳動部206，在下部的凹部216中固定有球體240。螺紋軸210的旋轉(zhuǎn)變換成軸向的移動，并通過球體240而傳遞到閥棒250側(cè)。
圖6是詳細表示構(gòu)成減速機構(gòu)100的齒輪箱110的圖，(a)是俯視圖，(b)是剖視圖。齒輪箱110是圓筒狀的構(gòu)件，下部嵌合在保持架220(參照圖1)的上部。形成于齒輪箱110上端的4個舌片112，其頂端112a的寬度比根部112b寬，形成為倒錐狀，在其兩側(cè)緣部形成有根切部。通過將該舌片112a插入圖11所示的固定齒輪120的凹部124中并加熱，固定齒輪120原材料的塑料熔融，固定齒輪120被可靠地固定在齒輪箱110上。
圖7是詳細表示固定齒輪120的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的X-X’剖視圖，(c)是(a)的Y向側(cè)視圖。固定齒輪120例如是對塑料進行成型加工而制成的環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，在外周部形成有凸緣123，并沿周向交替形成有用于固定在齒輪箱110上部的凹部124及凸部122。在固定齒輪120的內(nèi)周側(cè)形成有構(gòu)成減速機構(gòu)100的一要素的環(huán)形齒輪126。
圖8是詳細表示對固定齒輪120的上浮及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時振動所引起的噪音進行抑制的碟形彈簧130的圖，(a)是俯視圖，(b)是側(cè)視圖。也如圖1所示，嵌裝在齒輪箱110上部的固定齒輪120利用配設(shè)在與轉(zhuǎn)子裝配體50之間的碟形彈簧130可防止上浮。另外，可利用碟形彈簧130的彈性來降低轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動，可抑制因振動所引起的噪音。碟形彈簧130是環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀具有被轉(zhuǎn)子裝配體50的設(shè)有恒星齒輪56的凸起55貫通的孔132，碟形彈簧130具有從其外周向三個方向延伸的彈簧部134。
圖9是詳細表示構(gòu)成減速機構(gòu)100的支座140和行星齒輪150的圖，(a)是支座140的俯視圖，(b)是行星齒輪150的剖視圖，(c)是支座140的剖視圖，(d)是蓋上板147后的支座140的俯視圖。支座140例如是對塑料進行成型加工形成，在中心部具有圓盤，該圓盤具有被轉(zhuǎn)軸42貫通的孔142，在支座140上表面的周緣部，沿周向交替設(shè)有向上方延伸的3根柱子144和3個隔壁146。行星齒輪150形成筒狀，在中心部具有旋轉(zhuǎn)自如地嵌合在支座140的柱子144上的孔152，外周部具有齒輪部154。在行星齒輪150與各柱子144嵌合的支座140上表面蓋上一塊墊片狀的板147，柱子144和隔壁146頂部的凸部壓入固定在板147的孔148中。
圖10是詳細表示構(gòu)成減速機構(gòu)100的輸出齒輪160及與其一體的輸出軸200的剖視圖。輸出齒輪160是有底圓筒狀，底壁中心形成有孔162，該孔162壓入有輸出軸200的圓柱部202。在輸出齒輪160的內(nèi)周形成有內(nèi)齒輪164，成為環(huán)形齒輪。輸出軸200形成有可收入轉(zhuǎn)軸42的有底的孔204、和在形成有孔204側(cè)的相反側(cè)的一字槽螺釘旋具狀的平傳動部206。平傳動部206如圖1所示，被插入在螺紋軸210的狹槽212中成為卡合狀態(tài)。
在減速機構(gòu)100中，轉(zhuǎn)子裝配體50的恒星齒輪56成為輸入齒輪，支承在支座140上的行星齒輪150同時與恒星齒輪56、固定齒輪120內(nèi)周的環(huán)形齒輪126及輸出齒輪160內(nèi)周的內(nèi)齒輪164相嚙合。支座140被支承為可在輸出齒輪160上自由地旋轉(zhuǎn)。環(huán)形齒輪126和內(nèi)齒輪164處于互相變位的關(guān)系，齒數(shù)互相稍不同。當行星齒輪150與固定齒輪120的環(huán)形齒輪126嚙合并一邊自轉(zhuǎn)一邊公轉(zhuǎn)時，輸出齒輪160因齒數(shù)的不同而相對于固定齒輪120進行旋轉(zhuǎn)。因此，在減速機構(gòu)100中，恒星齒輪56的輸入被減速并由輸出齒輪160輸出，例如以50比1程度大小的減速比進行減速。轉(zhuǎn)子裝配體50的轉(zhuǎn)速例如被減速到50分之1并被傳遞到螺紋軸210。螺紋軸210能以微小轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)分辨能力高的閥開度控制。
圖11是電動閥1的主要部分的分解立體圖。在閥本體10上液密封地安裝有2根配管18a、18b。在閥本體10的上部熔敷有支承構(gòu)件20，將支承構(gòu)件20的4根凸部26焊接在保持架220的下部，保持架220得到支承。在保持架220的上部嵌裝齒輪箱110。齒輪箱110的上部形成有4根舌片112和凹部114。舌片112的頂端部112a的寬度尺寸形成得比根部112b大。用樹脂等制成的固定齒輪120，在內(nèi)周面形成有環(huán)形齒輪126，在外周部形成有4個凹部124。將齒輪箱110的舌片112插入固定齒輪120的凹部124，通過將該部分加熱并使塑料制的固定齒輪熔融而牢固地被固定。該電動閥可靠地將齒輪箱固定，并具有確保對應(yīng)于波紋管伸縮的殼體內(nèi)的均壓的結(jié)構(gòu)。
圖1所示的轉(zhuǎn)子裝配體50具有一體形成的恒星齒輪56。恒星齒輪56與行星齒輪150嚙合，行星齒輪150由支座140(參照圖9)支承。對于本裝置，支座140由一對圓盤和將2個圓盤連接起來的軸構(gòu)成，3個行星齒輪150通過該軸而旋轉(zhuǎn)自如地安裝在支座140上。
作為本發(fā)明電動閥的實施例，可例舉如下。在本電動閥中，作為決定用于減速機構(gòu)100的齒輪的齒大小的齒輪模數(shù)m，最好設(shè)計成0.2～0.4。若將齒輪模數(shù)m做得比該范圍還過于小，則因齒輪的齒大小過于小而難以制造，且要經(jīng)得住傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，必須加長軸向的長度，減速機構(gòu)100的長度變長。相反，若將齒輪模數(shù)m做得比上述范圍還大，則雖然容易制造，但齒輪直徑變大，減速機構(gòu)100的直徑即電動閥的尺寸也變大。作為減速機構(gòu)100的結(jié)構(gòu)，通過采用使環(huán)形齒輪126與輸出齒輪160的齒數(shù)稍不同的所謂不可思議齒輪機構(gòu)，從而齒輪外形例如環(huán)形齒輪126的齒根圓直徑是15mm以下那樣的極小型，并可獲得齒輪減速比是30～100那樣大小的減速比。作為螺旋機構(gòu)的螺紋軸210，可設(shè)計成螺紋間距為0.5～1.5mm的M3～M7的小型三角螺紋(或也可是梯形螺紋、方螺紋)。
對于減速機構(gòu)100，在輸出齒輪160的齒數(shù)比環(huán)形齒輪126的齒數(shù)多的場合，若恒星齒輪56通過電動機勵磁裝置2的動作而與轉(zhuǎn)子裝配體50一起繞順時針(CW)一體旋轉(zhuǎn)時，與恒星齒輪56和環(huán)形齒輪126相嚙合的行星齒輪150一邊繞逆時針(CCW)旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))一邊繞恒星齒輪56進行公轉(zhuǎn)。其結(jié)果，支座140被減速并繞順時針(CW)旋轉(zhuǎn)。與行星齒輪150嚙合的輸出齒輪160根據(jù)與環(huán)形齒輪126齒數(shù)的差別而進一步繞順時針(CW)減速旋轉(zhuǎn)。對于減速機構(gòu)100，當將恒星齒輪56、行星齒輪150、環(huán)形齒輪126和輸出齒輪160(內(nèi)齒輪164)的齒數(shù)分別設(shè)為Z1、Z2、Z3、Z4時，輸出齒輪160的輸出齒輪比，即減速比用下式表示。
減速比＝[Z4·(Z1+Z3)]/[Z1(Z4-Z3)]但Z3≠Z4，有時分母和分子被Z1·Z4除而表示成如下減速比＝(1+Z3/Z1)/(1-Z3/Z4)由于固定齒輪120的環(huán)形齒輪126的齒數(shù)與輸出齒輪160的內(nèi)齒輪164的齒數(shù)之差較小的可增大減速比，故想增大減速比時，在行星齒輪數(shù)為3的場合，設(shè)計成[Z4-Z3]＝3。另外，由于Z3/Z1較大可較大地獲得減速比，故減少恒星齒輪56的齒數(shù)Z1，且為了獲得必要的減速比，還分別決定環(huán)形齒輪126的齒數(shù)Z3及內(nèi)齒輪164的齒數(shù)Z4、還有行星齒輪150的齒數(shù)Z2。
順便說明一下，當設(shè)計成Z1＝12、Z2＝18、Z3＝48、Z4＝54時，輸出齒輪260的輸出齒輪比是1/45的較大的減速比。由于轉(zhuǎn)子裝配體50的旋轉(zhuǎn)以較大的減速比傳遞給螺紋軸210，故可微小地即具有高分辨能力地控制閥開度。
圖12是表示行星齒輪減速機構(gòu)例子的俯視圖。圖12(a)是行星齒輪數(shù)為3時的圖，圖12(b)是行星齒輪數(shù)為4時的圖。在圖12(a)的場合，恒星齒輪56的齒數(shù)為22，行星齒輪150的齒數(shù)為11、環(huán)形齒輪126的內(nèi)齒數(shù)為44。在圖12(b)的場合，恒星齒輪56的齒數(shù)為13、行星齒輪150的齒數(shù)為13、環(huán)形齒輪126的內(nèi)齒數(shù)為39。
圖13是當行星齒輪數(shù)為3時將恒星齒輪56的齒數(shù)(9、12、15……42)作為參數(shù)并將相對于輸出齒輪160齒數(shù)的減速比的變化作成曲線后的曲線圖。從減速比的定義出發(fā)，當輸出齒輪160的齒數(shù)增加時，當然減速比就變大。即使在使恒星齒輪56的齒數(shù)不同時及在使行星齒輪150的齒數(shù)不同的情況下進一步使恒星齒輪56的齒數(shù)不同時，也可作成曲線圖，但由于曲線圖表示相同的傾向，故省略圖和基于圖的說明。
作為例子，表1舉出了將模數(shù)m設(shè)計成0.3、將減速比設(shè)計成45時關(guān)于各齒輪齒數(shù)和輸出內(nèi)齒輪的齒根圓直徑的三個具體例子。
表1模數(shù)為0.3、減速比為45時各齒輪齒數(shù)和輸出齒輪的齒根圓直徑的例子

權(quán)利要求
1.一種電動閥，通過行星齒輪式減速機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作，其特征在于，當用于所述行星齒輪式減速機構(gòu)的齒輪的模數(shù)設(shè)為m、減速比設(shè)為l/K、從所述行星齒輪式減速機構(gòu)將輸出旋轉(zhuǎn)予以輸出的輸出內(nèi)齒輪的齒根圓直徑設(shè)為D時，D和K滿足如下關(guān)系D＝α·mα＝24～77K＝m/β β＝8～20。
2.如權(quán)利要求1所述的電動閥，其特征在于，所述行星齒輪式減速機構(gòu)包括固定的環(huán)形齒輪；與該環(huán)形齒輪同心配置且被輸入所述電動機的輸出旋轉(zhuǎn)的恒星齒輪；以及與所述恒星齒輪及所述環(huán)形齒輪相嚙合的行星齒輪，所述輸出內(nèi)齒輪和所述環(huán)形齒輪中的一方相對另一方變位且所述行星齒輪與所述輸出內(nèi)齒輪也嚙合。
3.如權(quán)利要求2所述的電動閥，其特征在于，所述齒輪的模數(shù)m是0.2～0.4，所述環(huán)形齒輪的齒根圓直徑是15mm以下，所述行星齒輪式減速機構(gòu)所產(chǎn)生的減速比是30～100。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的電動閥，其特征在于，包括內(nèi)部形成有閥室的閥本體；形成在所述閥室的一部分壁面上的閥座；配置成可對形成在所述閥座上的開口進行開閉的閥芯；使所述閥芯與所述開口接觸、分離的閥棒；安裝在所述閥本體上、在與所述閥本體之間劃分形成空間的圓筒狀殼體；安裝在該殼體外周部上的所述電動機的勵磁裝置；旋轉(zhuǎn)自如地支承在所述殼體內(nèi)部、通過所述勵磁裝置被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的永磁型轉(zhuǎn)子裝配體；以及螺旋機構(gòu)部，該螺旋機構(gòu)部將來自所述行星齒輪式減速機構(gòu)的輸出旋轉(zhuǎn)傳遞給所述閥棒并變換為所述閥芯相對于所述閥座的接觸、分離動作，所述轉(zhuǎn)子裝配體和所述行星齒輪式減速機構(gòu)配置在由所述閥本體和所述殼體所劃分形成的空間內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的電動閥，其特征在于，用于所述螺旋機構(gòu)部的螺紋，其螺紋間距是0.5～1.5mm，螺紋尺寸是M3～M7的范圍。
全文摘要
一種電動閥，減速比K及輸出內(nèi)齒輪(160)的齒根圓直徑D由模數(shù)m、以及α、β決定，而α、β具有下述的范圍D＝α·m，α＝24～77，K＝m/β，β＝8～20。當構(gòu)成行星齒輪式減速機構(gòu)時，成為要素的各齒輪的尺寸范圍的平衡良好，在由設(shè)計者設(shè)計的決定電動閥外徑的電動機的轉(zhuǎn)子的范圍內(nèi)，可容納具有高減速比的行星齒輪式減速機構(gòu)，實現(xiàn)電動閥的小型化。采用本發(fā)明，可提供適于在轉(zhuǎn)子內(nèi)的較小空間中緊湊地收容減速裝置，具有高分辨能力的閥開度、且小型價廉的電動閥。
文檔編號F16H55/17GK101067462SQ20071010263
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月2日
發(fā)明者荒井裕介, 屜田英一, 梅澤仁志 申請人:株式會社不二工機