專利名稱：電動閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對空調(diào)的制冷劑流量進行控制的電動閥，尤其涉及這樣一種電動閥，其具有可將電動機的旋轉(zhuǎn)減速成低速旋轉(zhuǎn)以變換為閥的開閉動作的由多個正齒輪組合而成的正齒輪式減速輪組機構(gòu)。
背景技術：
作為對空調(diào)的制冷劑流量進行控制的電動閥即將電動機的旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作的電動閥，按大類劃分，已知有下面二類。第1類是，將電動機的旋轉(zhuǎn)直接傳遞給螺旋機構(gòu)對閥進行開閉，例如專利文獻1和專利文獻2所揭示的；第2類是，利用減速裝置將轉(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3和專利文獻4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2004-197800號公報專利文獻3日本特開2002-84732號公報專利文獻4日本特開2003-232465號公報上述第1類的電動閥盡管能構(gòu)成得較緊湊，但用途限于低負荷的場合，且有難以將每一驅(qū)動脈沖的閥開度精細地設定的不良情況。
上述第2類的電動閥雖然也能用于負荷較大的場合，能較精細地設定每一驅(qū)動脈沖的閥開度，但要構(gòu)成得緊湊，就要采用例如行星齒輪式減速機構(gòu)。但是，行星齒輪式減速機構(gòu)有如下問題要求苛刻的制造精度，結(jié)構(gòu)復雜，且制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不必使用高價的行星齒輪減速機構(gòu)而能具有高分辨力的閥開度且小型價廉的電動閥。
本發(fā)明的電動閥是對空調(diào)的制冷劑流量進行控制的電動閥，具有為了將電動機的旋轉(zhuǎn)減速成低速旋轉(zhuǎn)以變換為閥的開閉動作而由多個正齒輪組合而成的正齒輪式減速輪組機構(gòu)，當用于所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的正齒輪的模數(shù)設為m、減速比設為1/K、表示所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)中齒輪徑向最大外形尺寸的圓的直徑設為D時，D和K滿足如下關系D＝α·m α＝20～100K＝m/β β＝8～20采用這種電動閥，由于用于正齒輪式減速輪組機構(gòu)的正齒輪的模數(shù)、減速比和表示齒輪徑向最大外形尺寸的圓的直徑被設定在上述的范圍，故正齒輪式減速輪組機構(gòu)中各正齒輪的尺寸平衡良好，可獲得小型價廉、且具有高分辨力、較大減速比的電動閥。
在所述電動閥中，所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)可作成具有多級由互相嚙合的二個正齒輪構(gòu)成的減速級。采用這種結(jié)構(gòu)，當電動機的輸出旋轉(zhuǎn)被輸入到正齒輪式減速輪組機構(gòu)時，因多級的減速級而以非常高的減速比被減速，可用高的分辨力對閥開度進行控制。
在所述電動閥中，所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的正齒輪的所述模數(shù)m可設計成0.2～0.4，表示所述最大外形尺寸的圓的直徑D可設計成40mm以下，所述減速比1/K可設計成1/30～1/100。通過選擇這些數(shù)值范圍，制造就不會困難，可獲得軸向和徑向都足夠小型且具有較大減速比的電動閥。
更具體地說，所述電動閥的所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)被收容在齒輪箱內(nèi)，且將來自所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)輸出變換為螺紋軸軸向的輸出變位的螺旋機構(gòu)部安裝在所述齒輪箱上，所述電動機具有配設在所述齒輪箱外部的的電動機勵磁裝置；和永磁型的轉(zhuǎn)子裝配體，該轉(zhuǎn)子裝配體旋轉(zhuǎn)自如地支承在所述齒輪箱的外部上，且通過所述電動機勵磁裝置而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，同時將該旋轉(zhuǎn)輸入到所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)中，在所述齒輪箱的外部配設有與所述螺旋機構(gòu)部連接的閥本體，所述閥本體包括閥室；形成在該閥室的一部分壁面上的閥座；與所述閥座接觸、分離而對形成在所述閥座上的開口進行開閉的閥芯；受到所述螺旋機構(gòu)部的輸出變位而使所述閥芯與所述閥座接觸、分離的閥棒；以及波紋管，該波紋管跨設安裝在所述閥棒和所述閥本體之間，阻止制冷劑進入所述齒輪箱內(nèi)。
用于所述螺旋機構(gòu)部的螺紋，其螺紋間距可設計成0.5～1.5mm，螺紋尺寸可設計成M3～M7的范圍內(nèi)。當電動機的旋轉(zhuǎn)被正齒輪式減速輪組機構(gòu)較大減速時，與其對應成為較大轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)輸出作用在該螺紋上，對于螺旋機構(gòu)部的螺紋，雖然通過采用上述數(shù)值范圍那樣的螺紋而成為小型的，也可使閥芯可靠地動作。
本發(fā)明的電動閥通過上述那樣構(gòu)成，則電動機的旋轉(zhuǎn)利用正齒輪式減速輪組機構(gòu)的減速作用而以較大的減速比被傳遞，可在減速后的輸出中得到較大的轉(zhuǎn)矩。因此，在對正齒輪式減速輪組機構(gòu)的輸出旋轉(zhuǎn)變換為閥的開閉動作的螺旋機構(gòu)部中，可發(fā)揮強力的閥驅(qū)動力。另外，由于較大減速后的旋轉(zhuǎn)賦予螺旋機構(gòu)部，故能高精度控制閥芯對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，能高精度控制通過電動閥的流量。對于正齒輪式減速輪組機構(gòu)的各正齒輪，不會受到設計、制造上苛刻的制約，可平衡良好地設定各正齒輪的規(guī)格。因此，即使采用正齒輪式減速輪組機構(gòu)，也可盡可能將各正齒輪尺寸小型化。并且，本發(fā)明的電動閥是簡單的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)性優(yōu)異，可價廉地制造。


圖1是表示本發(fā)明電動閥的電動機和減速機構(gòu)的剖視圖。
圖2是詳細表示本發(fā)明電動閥的閥本體的剖視圖。
圖3是表示減速比與顯示減速輪組機構(gòu)中齒輪徑向的最大外形尺寸的圓直徑之間關系的曲線圖。
圖4是表示正齒輪式減速輪組機構(gòu)中齒輪徑向最大外形尺寸的圓的說明圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的具有正齒輪式減速輪組機構(gòu)的電動閥(下面簡稱為電動閥)的除了閥本體外的主要部分的縱剖視圖。對于一部分要素省略了剖面線。圖2是詳細表示與圖1所示的電動閥主要部分組合的閥本體、螺紋軸承、螺紋軸、球體的剖視圖。
如圖1所示，用符號1表示整體的電動閥，基本結(jié)構(gòu)具有驅(qū)動部2，其通過勵磁功能產(chǎn)生作用、包含由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動機；齒輪減速機部3，其包含將驅(qū)動部2產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力輸入進行齒輪減速、將減速后的旋轉(zhuǎn)予以輸出的正齒輪式減速輪組機構(gòu)；以及螺旋機構(gòu)部4，其利用螺旋作用將來自齒輪減速機部3的減速旋轉(zhuǎn)變換為螺紋軸向的變位并予以輸出。電動閥1用作通過將閥本體部與螺旋機構(gòu)部4的輸出部連接而完成的閥，而圖1未表示應連接的閥本體部。螺旋機構(gòu)部4的螺紋軸向的變位輸出被傳遞到圖2中用符號5表示的閥本體部。
在電動閥1中，驅(qū)動部2包括電動機30，該電動機30具有構(gòu)成定子的筒狀的電動機勵磁裝置31、和配置在電動機勵磁裝置31的內(nèi)部且受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的永磁型的轉(zhuǎn)子裝配體32。該電動機30是步進電動機。電動機勵磁裝置31具有卷繞在裝備于內(nèi)部的線架34上的線圈33、和通過向線圈33通電被勵磁的定子35，線圈33通過電路36、引線37和導線7與外部電源連接得到供電。轉(zhuǎn)子裝配體32在傳遞其輸出旋轉(zhuǎn)的支軸39的下端部具有輸出齒輪40作為輸出部。
驅(qū)動部2作為整體配置在齒輪減速機部3的上方，支軸39延伸到齒輪減速機部3內(nèi)，將輸出齒輪40的旋轉(zhuǎn)傳遞給齒輪減速機部3。驅(qū)動部2和齒輪減速機部3由氣密容器即蓋子41覆蓋。蓋子41是用金屬材料制作的有頂圓筒形狀的容器，其下側(cè)部分41a覆蓋齒輪減速機部3上的齒輪箱43，在一體地向下側(cè)部分41a的上方延伸的上段部分41b中收容有驅(qū)動部2的電動機30。為了容易看清圖面，將齒輪減速機部3的各正齒輪向橫向展開表示，因此蓋子41被繪圖成多級圓筒狀，但實際上各正齒輪位于電動機30的下方，蓋子41是直線的圓筒狀。當將蓋子41安裝在電動機勵磁裝置31上時，電動機勵磁裝置31通過由板簧形成的安裝件42被按壓在齒輪箱43上固定。蓋子41的底側(cè)與覆蓋齒輪箱43的底板431的橡膠制覆蓋部分34一體固定。下側(cè)部分41a的下端周緣部分和覆蓋部分34的周緣部分通過鉚接部41d固定，并將蓋子41的內(nèi)部從外部保持成密封狀態(tài)。
電動閥1的齒輪減速機部3具有對轉(zhuǎn)子裝配體32的旋轉(zhuǎn)進行減速的正齒輪式減速輪組機構(gòu)(下面簡稱為“減速輪組機構(gòu)”)50。減速輪組機構(gòu)50具有與驅(qū)動部2的支軸39平行且留有間隔配置的縱向旋轉(zhuǎn)軸51、52、53、和分別設在這些縱向旋轉(zhuǎn)軸51～53上的減速用的大徑齒輪54、55、56及小徑齒輪57、58。大徑齒輪54與輸出齒輪40嚙合，與大徑齒輪54一體的小徑齒輪57與大徑齒輪55嚙合，與大徑齒輪55一體的小徑齒輪58與大徑齒輪56嚙合。轉(zhuǎn)子裝配體32的旋轉(zhuǎn)通過這些齒輪被極大減速，被傳遞給與末級齒輪56一體的縱向旋轉(zhuǎn)軸53。
在與減速輪組機構(gòu)50的輸出齒輪軸即縱向旋轉(zhuǎn)軸53連接的螺旋機構(gòu)部4中，來自縱向旋轉(zhuǎn)軸53的旋轉(zhuǎn)輸出通過形成在縱向旋轉(zhuǎn)軸53下端的平頭驅(qū)動部63而被傳遞給螺紋軸62。在螺紋軸62的上部形成有插入著該平頭驅(qū)動部63的狹槽64。螺紋軸62與形成在筒狀軸承60內(nèi)面的陰螺紋61螺合。在螺紋軸62的下部形成有凹部66，球體67固定在該凹部66中。在軸承60的下端部支承有固定在后述的閥本體部5上的螺母構(gòu)件65。軸承60與螺母構(gòu)件65旋轉(zhuǎn)自如地裝配。當轉(zhuǎn)子裝配體32的旋轉(zhuǎn)通過減速輪組機構(gòu)50而被傳遞到縱向旋轉(zhuǎn)軸53時，電動閥1的螺旋機構(gòu)部4使該旋轉(zhuǎn)經(jīng)螺紋軸62及球體66而如后述那樣變換成使閥開閉的直線運動。
接著詳細說明電動閥1的閥本體部5。圖2是詳細表示閥本體部5所具有的閥本體70、閥棒80等的剖視圖。閥本體70的內(nèi)部下方形成有閥室72，并形成有閥座77作為該閥室72的一部分壁面。在閥本體70上形成有從其底部向下方延伸并與閥室72相通的小孔74。另外，在閥本體70上，為使制冷劑流入和流出而氣密地安裝有與閥室72側(cè)面連通的配管78a、和與小孔74連通的配管78b。通過閥本體70上端部的外周部與螺母構(gòu)件65的內(nèi)周部螺紋結(jié)合，防止水分等進入閥本體70內(nèi)。并在閥本體70上形成有與該閥室72的上部連通、將制冷劑導入的室76。
在閥室72內(nèi)配置有與閥座77接觸分離而對形成于閥座77的開口進行開閉的閥芯90。為使閥芯90移動，與螺旋機構(gòu)部4的螺紋軸62相連的閥棒80連接在閥芯90上。配設在閥棒80外側(cè)的波紋管81的上端部82利用環(huán)構(gòu)件83通過鉚接加工而固定在閥本體70上。對于環(huán)構(gòu)件83在閥本體70上的固定，除了鉚接加工外，通過釬焊來保持氣密性。
波紋管81的下端部84固定在閥棒80。波紋管81防止導入到閥本體70的室76中的制冷劑進入齒輪箱43。在閥棒80的上端部插入固定有球體67用的球體支承構(gòu)件85。如圖1所示，螺紋軸62抵接在球體67的上部，利用螺旋機構(gòu)部4將軸向的推力傳遞到閥棒80側(cè)。
裝備在蓋子41內(nèi)部的轉(zhuǎn)子裝配體32通過將驅(qū)動信號供給于電動機勵磁裝置31的線圈33而進行旋轉(zhuǎn)。
在閥本體部5中，閥芯90受到螺紋軸向的變位輸出而相對于閥座77進行接觸分離動作，通過該動作來變更閥開度。即，在閥本體部5中，當螺紋軸62在軸承60內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)時，螺紋軸62就被變換成軸向的移動，螺紋軸62的軸向移動量經(jīng)球體67、球體支承構(gòu)件85而被傳遞到閥棒80側(cè)，安裝在閥棒80頂端上的閥芯90就沿上下方向直線移動。由此，閥芯90和小孔74之間的流路面積受到控制，制冷劑的流量得到調(diào)節(jié)。此時，在閥棒80和閥本體70之間跨設安裝的波紋管81防止導入到與閥室72連通的室76內(nèi)的制冷劑進入齒輪箱43內(nèi)。
在減速輪組機構(gòu)50中，來自轉(zhuǎn)子裝配體32的輸出齒輪40的旋轉(zhuǎn)作為輸入。輸出齒輪40是小徑齒輪，與大徑齒輪54構(gòu)成第1減速級，該大徑齒輪54與輸出齒輪40嚙合且支承在縱向旋轉(zhuǎn)軸51上。與大徑齒輪54一體的小徑齒輪57和支承在鄰接的縱向旋轉(zhuǎn)軸52上的大徑齒輪55構(gòu)成第2減速級。同樣，與大徑齒輪55一體的小徑齒輪58和支承在鄰接的縱向旋轉(zhuǎn)軸(輸出齒輪軸)53上的大徑齒輪56構(gòu)成第3減速級，縱向旋轉(zhuǎn)軸(輸出齒輪軸)53就成為減速輪組機構(gòu)50的輸出軸。因此，在齒輪減速機部3中，通過在齒輪徑向連接的多個減速級，電動機30的輸出旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子裝配體32的旋轉(zhuǎn))以例如50比1程度的較大減速比被減速，并向螺紋軸62傳遞。由此，螺紋軸62能以微小的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)分辨力高的閥開度控制。
作為本發(fā)明的電動閥的實施例，可舉出如下實施例。在電動閥1中，作為確定減速輪組機構(gòu)50所使用的正齒輪的齒大小的齒輪模數(shù)m，最好設計成0.2～0.4。若齒輪模數(shù)m設計成比該范圍過于小，則正齒輪的齒大小過于小，就難以制造，另外，要經(jīng)得起傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，則必須加長齒輪軸向的長度，齒輪減速機部3的齒輪軸向長度就變長。若相反得齒輪模數(shù)m設計成比上述范圍大，那么，雖然容易制造，但齒輪直徑變大，表示減速輪組機構(gòu)50的齒輪徑向最大外形尺寸的圓(圖4中用虛線表示的圓)的直徑即電動閥1的尺寸也變大。該圓是將正齒輪式減速輪組機構(gòu)50的齒輪徑向作為直徑且是包含所有的正齒輪54～58的最小的圓，且是通過一部分或全部正齒輪的齒頂?shù)膱A。減速輪組機構(gòu)50的所述最大外形尺寸是直徑為15～40mm那樣的小型，同時減速比可獲得30～100那樣的較大值。另外，作為螺旋機構(gòu)部4的螺紋軸62，可設計成螺紋間距為0.5～1.5mm的M3～M7的小型三角螺紋(也可是梯形螺紋、方螺紋)。
作為一例子，圖3的曲線圖表示了減速級數(shù)設計成3級或4級、模數(shù)m設計為0.2、0.3、0.4、表示減速輪組機構(gòu)中齒輪徑向最大外形尺寸的圓的直徑設計成15～40mm時，得到減速比為30～100的組合情況。
權利要求
1.一種電動閥，對空調(diào)的制冷劑流量進行控制，其特征在于，具有正齒輪式減速輪組機構(gòu)，其為了將電動機的旋轉(zhuǎn)減速成低速旋轉(zhuǎn)以變換為閥的開閉動作而由多個正齒輪組合而成，當用于所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的正齒輪的模數(shù)設為m、減速比設為1/K、表示所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)中齒輪徑向最大外形尺寸的圓的直徑設為D時，D和K滿足如下關系D＝α·mα＝20～100K＝m/β β＝8～20
2.如權利要求1所述的電動閥，其特征在于，所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)，具有多級由互相嚙合的二個正齒輪構(gòu)成的減速級。
3.如權利要求1所述的電動閥，其特征在于，所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的正齒輪的所述模數(shù)m是0.2～0.4，表示所述最大外形尺寸的圓的直徑D是40mm以下，所述減速比1/K是1/30～1/100。
4.如權利要求1～3中任一項所述的電動閥，其特征在于，所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)收容在齒輪箱內(nèi)，且將來自所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)輸出變換為螺紋軸軸向的輸出變位的螺旋機構(gòu)部安裝在所述齒輪箱上，所述電動機具有配設在所述齒輪箱外部的的電動機勵磁裝置；和永磁型的轉(zhuǎn)子裝配體，該轉(zhuǎn)子裝配體旋轉(zhuǎn)自如地支承在所述齒輪箱的外部，且通過所述電動機勵磁裝置而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，同時將該旋轉(zhuǎn)輸入到所述正齒輪式減速輪組機構(gòu)，在所述齒輪箱的外部配設有與所述螺旋機構(gòu)部連接的閥本體，所述閥本體包括閥室；形成在該閥室的一部分壁面上的閥座；與所述閥座接觸、分離而對形成在所述閥座上的開口進行開閉的閥芯；受到所述螺旋機構(gòu)部的輸出變位而使所述閥芯與所述閥座接觸、分離的閥棒；以及波紋管，該波紋管跨設安裝在所述閥棒和所述閥本體之間，阻止制冷劑進入所述齒輪箱內(nèi)。
5.如權利要求4所述的電動閥，其特征在于，所述螺旋機構(gòu)部所使用的螺紋，其螺紋間距是0.5～1.5mm，螺紋尺寸是M3～M7的范圍。
全文摘要
本發(fā)明的電動閥，不使用高價的行星齒輪減速機構(gòu)就可具有高分辨力的閥開度，且小型價廉。對空調(diào)的制冷劑流量進行控制的電動閥(1)具有正齒輪式減速輪組機構(gòu)(50)，該正齒輪式減速輪組機構(gòu)(50)是可將電動機(30)的旋轉(zhuǎn)減速成低速旋轉(zhuǎn)以變換為閥的開閉動作、由多個正齒輪(54～58)組合而成，當正齒輪(54～58)的模數(shù)設為m、減速比設為1/K、表示正齒輪式減速輪組機構(gòu)(50)中齒輪徑向最大外形尺寸的圓的直徑設為D時，由于D/K滿足如下關系，故各正齒輪的尺寸平衡良好，小型價廉、且可獲得高分辨力、較大減速比。D＝α·m；α＝20～100；K＝m/β；β＝8～20。
文檔編號F16K1/00GK101086304SQ20071010922
公開日2007年12月12日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權日2006年6月6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